聚乙烯基吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone 簡(jiǎn)稱PVP)又叫聚維酮(Povidone)是N-乙烯基吡咯烷酮(N-Vinylpyrrolidone，簡(jiǎn)稱NVP)在特定條件下聚合而成的一種水溶性均聚物，具有吸附絡(luò)合性、生理相容性和吸水和保水等性能。PVP的這些優(yōu)良性能使聚乙烯基吡咯烷酮在化妝品、食品、醫(yī)藥，工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。例如，藥典名聚維酮(Polyvinylpyrrolidone 簡(jiǎn)稱PVP)被收載于歐洲藥典，英國(guó)藥典、日本藥典、美國(guó)藥典、中國(guó)藥典以及FCC(《食品化學(xué)典范》)中。現(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)聚乙烯吡咯烷酮在水處理行業(yè)上不但是改性膜材料的絕佳材料也是優(yōu)良的制孔劑，因此在水處理行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用
隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，人們的生活水平越來(lái)越高，但隨之而來(lái)的是水資源污染的日益惡化，尤其是各種有機(jī)物對(duì)水源的污染，導(dǎo)致傳統(tǒng)的水處理工藝中預(yù)加氯氧化、混凝沉淀、過(guò)濾、消毒等工藝已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在水質(zhì)的要求，而膜分離技術(shù)由于其出色的出水水質(zhì)，廣泛適用性在污水回用工程上成為當(dāng)今最為關(guān)注的水處理技術(shù)之一。所以在水處理膜的成本、性能、以及膜后期的處理上都進(jìn)行了大量的研究。隨著國(guó)家十二五計(jì)劃中對(duì)節(jié)能環(huán)保要求的提高和該行業(yè)資金的大力投入，特別是我國(guó)水資源的嚴(yán)重稀缺，水處理及其相關(guān)行業(yè)會(huì)有一個(gè)重點(diǎn)的發(fā)展契機(jī)。
現(xiàn)最常用來(lái)做水處理膜的高分子材料有：聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、聚丙烯腈(PAN)，但是直接用這些高分子材料制成的水處理膜都各自存在缺陷，比如制造成本高、機(jī)械性能差、水通量小、膜容易污染及破損等這種缺陷。所以尋找制造成本低、機(jī)械性能好、水通量大以及不容易污染破損的水處理膜是當(dāng)今重中之重。其中膜污染問(wèn)題，可以使用膜表面改性技術(shù)增強(qiáng)膜表面的親水性以減小污染。通過(guò)表面改性技術(shù)可制出適當(dāng)?shù)姆蛛x膜，既具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，又能有效地降低膜污染。膜表面改性技術(shù)主要有有機(jī)物接枝膜改性，等離子聚合法，有機(jī)物嵌段共聚膜改性，溶劑化，離子移變凝膠膜和共混復(fù)合改性等，其中共混復(fù)合改性方面的研究越來(lái)越引起人們的重視。該方法在溶劑中加入改善性能的助溶劑，使兩種膜材料的相容性(互溶性)得到改善，誘導(dǎo)一種膜材料在另一種膜材料表面成膜，使界面高分子互相貫穿成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)。
一.聚乙烯吡咯烷酮系列在改性高分子膜材料的應(yīng)用：
1.NVP接枝改性高分子膜材料(以NVP接枝改性聚偏氟乙烯(PVDF)制成的水處理膜的研究為例來(lái)說(shuō)明)：
N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)是聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和共聚物(PVP/VA)的單體，制成的聚合物具有良好的溶解性，生物相溶性，化學(xué)穩(wěn)定性，低毒性和成膜性，從而使它從化學(xué)物中脫穎而出，在化學(xué)、藥學(xué)和材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，比如單體NVP通過(guò)接枝其他的高分子材料(棉纖維、PET纖維素、橡膠、聚丙烯膜和其他聚合物膜)都在保留各自的性能上又具有了PVP的優(yōu)良的性能，從而使各高分子聚合物的應(yīng)用性價(jià)和范圍都得到了提高。
聚偏氟乙烯(PVDF)是一種綜合性能優(yōu)良的高分子材料，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性，被廣泛的應(yīng)該用于膜材料，在環(huán)保、水處理、石油化工、食品加工等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，但是聚片氟乙烯(PVDF)卻有一個(gè)缺點(diǎn)就是疏水性，這一缺點(diǎn)導(dǎo)致其應(yīng)用領(lǐng)域大大受到了限制，性價(jià)比也大打折扣。通過(guò)研究表明聚偏氟乙烯(PVDF)的疏水性是由于其結(jié)構(gòu)中缺少親水性基團(tuán)，而通過(guò)接枝技術(shù)在其結(jié)構(gòu)式中引入親水基團(tuán)是改進(jìn)其性能的重中之重。
關(guān)于接枝聚偏氟乙烯(PVDF)材料的研究已經(jīng)做過(guò)很多，比如丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺等單體，由于聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的上級(jí)原料單體N-乙烯基吡咯烷酮(N-NVP)在各方面的優(yōu)越性，使得用N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)改性后的聚偏氟乙烯(PVDF)最后脫穎而出，不但使聚偏氟乙烯(PVDF)在更廣泛的領(lǐng)域得到了應(yīng)用，也解決了比如用聚偏氟乙烯(PVDF)制做的濾膜帶靜電導(dǎo)致容易被污染以及水通量小等實(shí)際應(yīng)用上的問(wèn)題。
2.PVP系列共混改性高分子膜材料(以與聚氯乙烯(PVC)共混改性研究來(lái)說(shuō)明)：
聚氯乙烯(PVC)大家都知道，不管在工業(yè)上還是生活上最常用到的就是它，它具有化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度高，價(jià)格低廉，強(qiáng)耐酸堿性等優(yōu)點(diǎn)，使其在膜分離技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但是PVC材料的親水性差，導(dǎo)致制成的膜分離效果低下、抗污染能力差以及干濕膜的差別也很大(基本產(chǎn)品都是濕態(tài)膜)，而濕態(tài)膜存在不抗菌、不易運(yùn)輸且只能在甘油中保存等缺點(diǎn)，大大制約了其應(yīng)用領(lǐng)域與價(jià)值。為此，當(dāng)今對(duì)PVC材料在水處理膜上應(yīng)用研究都集中在對(duì)其的親水性的改性上，國(guó)內(nèi)外都大量的報(bào)道了在共混改性這方面上不同的方案，例如：PVC/VC-CO-VAC(氯乙烯-醋酸乙烯)、PVC/CEVA、PVC/CPVC(羧化聚氯乙烯)、PVC/SAN(聚乙烯-丙烯腈共聚物)、PVC/IB-CO-MIL(異丁烯-馬來(lái)酸酐共聚物)、PVC/PAN(聚丙烯腈)、PVC/PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PVC/PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、PVC/PVP-VA(乙烯吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物)等不同的共混改性研究，并且用改性后制成的膜都在不同條件、不同領(lǐng)域下得到了應(yīng)用，以及各方面的性能都得到了不同的提升，但在通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，得出在同等的條件下(比如同等的基準(zhǔn)物質(zhì)的截留率)用聚乙烯吡咯烷酮PVP或者聚乙烯吡咯烷酮共聚物PVP-VA系列改性后的PVC材料膜在各方面的性能上是最佳的。
同理也有大量的報(bào)道用聚乙烯吡咯烷酮PVP來(lái)改性其它的高分子材料，如用改性后的聚砜或者聚醚砜制成的永久親水性的中空纖維膜不但在污水處理上得到大量應(yīng)用，也在醫(yī)療以及凈化水上等領(lǐng)域上的高檔膜中占到了一席之地。
二.PVP作為制孔劑在水處理行業(yè)上得應(yīng)用：
聚乙烯吡咯烷酮PVP系列(聚乙烯吡咯烷酮均聚物、聚乙烯吡咯烷酮共聚物、不溶性的聚乙烯吡咯烷酮聚和物)不但在改性材料上對(duì)膜技術(shù)作出了重大貢獻(xiàn)，并且它還是水處理膜上重要的制孔劑，現(xiàn)市場(chǎng)上很多水處理膜都是用聚乙烯吡咯烷酮PVP系列作制孔劑。
比如：由于美國(guó)Dow化學(xué)公司嘗試以聚乙烯基吡咯烷酮調(diào)控聚偏氟乙烯(PVDF)基材納濾膜孔，并獲得了成功，由此打開(kāi)了聚乙烯基吡咯烷酮全新的應(yīng)用領(lǐng)域。但是，這種用作制孔劑的聚乙烯基吡咯烷酮與傳統(tǒng)聚乙烯基吡咯烷酮在分子鏈的結(jié)構(gòu)上有明顯的不同。傳統(tǒng)聚乙烯基吡咯烷酮是在水溶液中，通過(guò)氧化還原引發(fā)體系引發(fā)聚合反應(yīng)而得到的線性聚合物。期間，鏈增長(zhǎng)自由基與氧化劑間發(fā)生的鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)是決定聚合物平均分子量的關(guān)鍵。但正因如此，聚合物的分子量分布極寬，分布指數(shù)一般可達(dá)5以上，以此傳統(tǒng)聚乙烯基吡咯烷酮為制孔劑得到的濾膜孔徑分布不均，膜的機(jī)械強(qiáng)力差，水通量低。為此，Dow化學(xué)國(guó)內(nèi)工廠曾經(jīng)對(duì)杭州綠科科技開(kāi)發(fā)有限公司的PVP樹(shù)脂的理化指標(biāo)，尤其是分子量分布提出了新的要求。為了滿足客戶的需求，我公司已經(jīng)與國(guó)內(nèi)在水處理膜應(yīng)用研究領(lǐng)域上有專長(zhǎng)的高等院校進(jìn)行項(xiàng)目合作，目的為實(shí)現(xiàn)對(duì)PVP樹(shù)脂生產(chǎn)過(guò)程的可控化，制備符合客戶要求及分子量分布均勻的新型PVP樹(shù)脂。至此杭州綠科科技開(kāi)發(fā)有限公司在這一領(lǐng)域已投入大量的資金與多家高校聯(lián)合研究，致力在這一領(lǐng)域填補(bǔ)國(guó)內(nèi)的空白,至今已取得了很大的成功。最后希望各位致力于這一領(lǐng)域的技術(shù)人士來(lái)電來(lái)信討論交流。