PVP and more VAL · 2011. 10. 5. · 3 ®| PVP and more ... | LUVITEC , LUVICROSS ®und COLLACRAL VAL Ende der dreißiger Jahre wurde PVP von Professor Walter Reppe er-funden und

www.luvitec.de

PVP and more ...LUVITEC®, LUVICROSS® und COLLACRAL® VALSpezialpolymere für technische Anwendungen

A broader base for your success

2 | PVP and more ... | LUVITEC®, LUVICROSS® und COLLACRAL® VAL

■ Löslichkeit in vielen Medien ■ Hygroskopie ■ Filmbildung ■ Haftung ■ Klebrigkeit ■ Komplexbildung ■ Dispergierung

■ Stabilisierung ■ Löslichkeitsvermittlung ■ Nachvernetzbarkeit ■ pH-Unempfindlichkeit ■ Biologische Verträglichkeit ■ Toxikologische Unbedenklichkeit ■ Bindemitteleigenschaften

Polyvinylpyrrolidon (PVP) ist ein Polymer mit zahlreichen bemerkenswerten Eigenschaften wie:


Ende der dreißiger Jahre wurde PVP von Professor Walter Reppe er-

funden und patentiert. Nach diesem entscheidenden Durchbruch vor

über 70 Jahren haben wir die Entwicklung von PVP kontinuierlich vo-

rangetrieben und neue Anwendungsfelder erschlossen.

PVP wurde zunächst als Blutplasmaersatz eingesetzt. Heute findet es

vielfältige Anwendungung in der Pharmazie, Kosmetik und in der tech-

nischen Industrie.

Bekannt sind die PVP-Homo- und Copolymere der BASF für den Ein-

satz in technischen Anwendungen unter den Handelsnamen:

■ LUVITEC® ■ LUVICROSS® ■ COLLACRAL® VAL

Vorwort

PVP entfaltet mit seinen zahlreichen und einzigartigen Eigenschaften

seit Jahrzehnten in vielen verschiedenen Anwendungen erfolgreich

seine Wirkung, wie zum Beispiel in Agro-, Elektronik- und Membran-

Anwendungen sowie in Metallabschreckmedien.


Inhalt

1. Einsatzgebiete von PVP in technischen Anwendungen

1.1 LUVITEC® – Vinylpyrrolidon Homo- und Copolymere 5

1.2 LUVICROSS® – vernetztes Vinylpyrrolidon-Homopolymer 7

1.3 COLLACRAL® VAL – speziell hydrophob modifiziertes

Vinylpyrrolidon-/Vinylacetat-Copolymer 7

2. LUVITEC®

2.1 Vinylpyrrolidon-Homopolymere – LUVITEC® K-Marken 8

2.1.1 Produktsortiment 9

2.1.2 Produkteigenschaften 10

2.2 Vinylpyrrolidon-Copolymere – LUVITEC® und

COLLACRAL® VAL 13

2.2.1 Produktsortiment 14

2.2.2 Produktbeschreibung 15

2.3 Vergleich zwischen Homo- und Copolymeren 17

3. LUVICROSS®

3.1 Produktkennwerte und -beschreibung 18

3.2 Produkteigenschaften 19


Einsatzgebiet Vorteile /Funktion des Polymers

1. Einsatzgebiete von PVP in technischen Anwendungen1.1 LUVITEC® – Vinylpyrrolidon Homo- und Copolymer

Klebstoffe■ Klebstifte Hohe Klebrigkeit („initial tack“), ausgezeichnete Haftung und Verklebung von Papier.■ Schmelzkleber Gute Haftung auf Glas, Metall, Papier und Kunststoffoberflächen (z. B. PE, PP, PET);

geeignet zur Herstellung von wiederbefeuchtbaren oder wasserlöslichen Klebern.■ Hautkleber Viskositätsmodifizierung, toxikologische Unbedenklichkeit, leichte Nachvernetzbarkeit und

Bildung von Hydrogelen – Herstellung von flexiblen, gut haftenden Hautklebegelen.

Agrarbereich■ Saatgutbeschichtung Gute Filmbildung und Haftungseigenschaften in Verbindung mit der Verträglichkeit zu Wirk-

stoffen, wie Insektiziden und Fungiziden. Fördert die Keimbildung, verbessert den Schutz vor

Pilz- und Schimmelbefall.■ Saatgut-Pelletierung Bindemittel für Granulate und Pellets zur Verbesserung der Haltbarkeit und Handhabung des

Saatgutes, einschließlich Staubreduzierung.■ Pflanzenschutz Verbesserte Haftung der Wirkstoffe auf Pflanzen, Wirkstoffstabilisierung, Löslichkeitsver-

mittlung und Dispergierung.■ Düngemittel Bindemittel für Granulate und Dispergierhilfsmittel. Erreichung von homogen gefärbten

Beschichtungen; Reduzierung des Düngemittelstaubes.

Keramik Gute Haft- und Bindeeigenschaften für Keramiken in Kombination mit vollständiger Veraschung

zur Verbesserung der Festigkeit, Glanz und Farbfixierung.

Beschichtung und Tinten■ Dispersions- und Anstrichfarben Einsatz als Schutzkolloid/Dispersionshilfsmittel sowie zur Viskositätsmodifizierung. ■ Katheterbeschichtung Vernetzbarkeit von PVP zur Herstellung von Katheterbeschichtungen mit niedrigem

Reibungskoeffizient.■ Antibeschlag-Beschichtung, Gute Filmbildung und Haftungseigenschaften sowie Vernetzbarkeit und farblose, transparente

(z. B. Ski- und Taucherbrillen, Beschichtungen mit „Antibeschlag-Eigenschaften“ auf Glas, Polycarbonat- oder Polymethyl-

Cockpit-Fenster) methacrylat-Oberflächen.■ Tinten Dispergierhilfsmittel und Verbesserung der Fließeigenschaften.

Elektronik■ Bildschirme Einsatz als Photoresist im „Black-Matrix-Prozess“ (Generierung der Graphitmaske) in Farbbild-

schirmröhren zur Verbesserung des Bildkontrastes und der Bildauflösung.■ Batterien Beschichtungs- und Bindemittel bei der Elektrodenherstellung.

(z. B. NiCd, NiH, Li-Ionen)■ Leiterplatten Temporäre oder permanente Beschichtung von Leiterplatten. Schutzkolloid für Edelmetall-

suspensionen.■ Chemisch Mechanisches Additiv zur Slurry-Herstellung zur Verbesserung des CMP Prozesses.

Polieren (CMP)



Membrane■ Ultra- und Mikrofiltration: Einstellung von Porengröße und Porengrößenverteilung; Erhöhung der Membrandurchlässigkeit,

- medizinische Anwendungen Reduzierung von „Macrovoids“; Herstellung von hydrophilen Membrantypen; Verhinderung von

(Dialyse) Fouling. Hauptanwendung: Polysulfon- (PSU), Polyethersulfon- (PES) und Polyvinylidenfluorid-

- Abwasserbehandlung Membrane (PVDF). Hohe Bioverträglichkeit und toxikologische Unbedenklichkeit.

- Trinkwasseraufbereitung,

- Nahrungsmittelindustrie

(z.B. Wein- und Bierfiltration)

Metallurgie■ Metall-Abschreckbäder Durch Einstellung der Viskosität kontrollierter Abkühlprozess und -charakteristik. Wässrige

Systeme bieten sicherere Handhabbarkeit (keine Brandgefahr) und problemloses Entsorgen.

Papier■ Ink-Jet-Papierbeschichtung Verbesserte Aufnahmefähigkeit der Druckertinte durch Viskositätserhöhung beim

Papierkontakt; verhindert das „Auslaufen und Verschmieren“ der Tinte.■ Spezialpapiere Verbessert Bedruckbarkeit und Glanz; Dispergierhilfs- und Bindemittel für optische Aufheller.

Fotografie■ Fotofilm/-papier Regulierung von Kornwachstum und Korngrößenverteilung der Silberhalogenid-Kristalle;

Verhinderung der Schleierbildung; Immobilisierung von optischen Aufhellern oder Farbstoffen;

Verhinderung der Diffusion in andere Filmschichten; Erhöhung von Farbglanz und Bildkontrast.■ Entwicklerlösung Als Beschleuniger in Entwicklerlösung.

Polymerisation Emulgator bei Emulsionspolymerisation; Schutzkolloid für Latices; Einstellung der rheologischen

Eigenschaften von Lactices. Dispergierung von Pigmenten.

Textil + Faser■ Glasfaser Schutzkolloid und Filmbildner im Sizing; verhindert „Fasersplicing“; Verarbeitungs- und

Webhilfsmittel.■ Kunststofffaser Mischfaser zur Verbesserung des Feuchtigkeitstransportes.■ Textilfaser Hilfsmittel beim Textilfärbeprozess; Einsatz als Textilfinish.


1.2 LUVICROSS® – vernetztes Vinylpyrrolidon-Homopolymer


Polymerdispersionen

■ Verdicker Verdickungsmittel für Polymerdispersionen für wässrige Systeme, füllstoffarme Formulierungen,

insbesondere bei einem pH-Wert von etwa 5. Einstellung von Fließ- und Verlaufseigenschaften. ■ Schutzkolloid Herstellung von Harzdispersionen und Einarbeiten von Harzlösungen in Polymerdispersionen.


Beschichtungen■ Ink-Jet-Papiere und Folien Fixieren von Pigmenten und anderen Bestandteilen von Streichformulierungen sowie

Adsorption von Lösemittel für Ink-Jet-Papiere und Folien.

Technisches Filterhilfsmittel Komplexierung von polaren Verbindungen wie Farbstoffe, Polyphenole und Nitroverbindungen.

Granulate■ Farbpigmente Beschleunigung des Zerfalls der Granulate in wässrigen Formulierungen und Stabilisierung der

erhaltenen Suspensionen.■ Agrochemikalien Beschleunigung des Zerfalls von Granulatformulierungen (Sprengmittel).

1.3 COLLACRAL® VAL – speziell hydrophob modifiziertes Vinylpyrrolidon-/Vinylacetat-Copolymer


2. LUVITEC®

2.1 LUVITEC® – Vinylpyrrolidon-Homopolymer – LUVITEC® K-Marken

PVP ist ein weißes, hygroskopisches Pulver mit schwachem Eigen-

geruch. Im Gegensatz zu den meisten Polymeren ist es sowohl in

Wasser als auch in einer Vielzahl organischer Verbindungen wie Alko-

holen, Aminen, Säuren, chlorierten Kohlenwasserstoffen, Amiden und

Lactamen gut löslich. In den gängigen Estern, Ethern, Kohlenwasser-

stoffen und Ketonen ist das Polymer dagegen unlöslich.

Die ausgeprägte Hygroskopie ist eine charakteristische Eigenschaft

von PVP. Diese Eigenschaft in Kombination mit ausgezeichneter Film-

bildung, Klebrigkeit und Haftung auf unterschiedlichen Materialien,

hohem Komplexbildungs-, Stabilisierungs- und Solubilisierungsver-

mögen, pH-Unempfindlichkeit, leichte Strahlungsvernetzbarkeit sowie

guter biologischer Verträglichkeit haben PVP zu einem der am häu-

figsten verwendeten Spezialpolymere gemacht.

PVP wird durch radikalische Polymerisation von N-Vinylpyrrolidon

in Wasser oder Alkoholen mit einem geeigneten Initiator synthetisiert.

Durch Variation der Polymerisationsbedingungen lässt sich ein breites

Spektrum an Molekulargewichten einstellen, das von niedrigen (einige

tausend Dalton) bis zu sehr hohen (ca. 2,2 Mio. Dalton) Werten reicht.

O

OO

Ein vielseitiges Polymer für technische Anwendungen

■ Löslichkeit in vielen Medien■ Hygroskopie■ Filmbildung■ Haftung■ Klebrigkeit■ Komplexbildung■ Dispergierung

■ Stabilisierung■ Löslichkeitsvermittlung■ Nachvernetzbarkeit■ pH-Unempfindlichkeit■ Biologische Verträglichkeit■ Toxikologische Unbedenklichkeit


Produktkennwerte K-Wert* Feststoff- pH-Wert Restmonomer- Brookfield-RVT gehalt in %* (10% Lösung)* gehalt in ppm* Viskosität3

in mPa·s bei 23 °C *

Unter dem Namen LUVITEC® K bietet BASF ein breites

Sortiment von Vinylpyrrolidon-Homopolymeren mit unter-

schiedlichen Molekulargewichten (K-Wert) an. Die Pro-

dukte sind als Pulver oder wässrige Lösungen erhältlich.

Da insbesondere die hochmolekularen PVP-Pulver-Pro-

dukte sehr empfindlich bezüglich Molekulargewichts-

abbau sind, werden LUVITEC® K 80, K 85, K 90 und

K 90 HM Pulver unter Inertgasatmosphäre abgefüllt.

Eine aufwändige Verpackung garantiert eine Lager-

stabilität der Pulverware im Originalgebinde bei Raum-

temperatur von mindestens drei Jahren.

2.1.1 Produktsortiment

1 Verpackung unter Stickstoffatmosphäre 2 konserviert 3 Feststoffgehalt in % / Spindel / Upm

* alle Produktkennwerte und -größen in dieser Druckschrift sind ca. Werte. Diese sind nicht not-wendigerweise Bestandteil der Produktspezifikation. Die spezifischen Prüfmerkmale sind in der Produktspezifikation festgelegt, die jeweils bei den lokalen Vertretungen der BASF angefordert werden können.

LUVITEC® K 17 15 – 19 95,0 – 100,0 3,0 – 7,0 ≤ 100 80 – 180

Pulver (40/2/100)

LUVITEC® K 30 27 – 33 95,0 – 100,0 3,0 – 7,0 ≤ 100 80 – 140

Pulver (30/1/50)

LUVITEC® K 801 74 – 82 95,0 – 100,0 5,0 – 8,0 ≤ 100 2500 – 7000

Pulver (20/6/100)

LUVITEC® K 851 84 – 88 95,0 – 100,0 5,0 – 9,0 ≤ 100 5000 – 20000

Pulver (20/7/100)

LUVITEC® K 901 88 – 92 95,0 – 100,0 5,0 – 9,0 ≤ 100 10000 – 25000

Pulver (20/7/100)

LUVITEC® K 90 HM1 92 – 96 95,0 – 100,0 5,0 – 9,0 ≤ 100 15000 – 30000

Pulver (20/7/100)

LUVITEC® K 30 27 – 33 29,0 – 31,0 4,0 – 8,0 ≤ 100 80 – 140

Lösung ca. 30% (30/1/50)

LUVITEC® K 60 52 – 62 34,0 – 36,0 7,0 – 9,0 ≤ 300 2000 – 20000

Lösung ca. 35% (35/6/50)

LUVITEC® K 85 CQ2 83 – 88 19,0 – 21,0 7,0 – 9,0 ≤ 100 5000 – 15000

Lösung ca. 20% (20/6/50)

LUVITEC® K 90 CQ 90 – 98 9,5 – 10,5 7,0 – 9,0 ≤ 50 300 – 1500

Lösung ca. 10% (10/4/100)

LUVITEC® K 90 90 – 98 19,0 – 21,0 7,0 – 9,0 ≤ 100 10000 – 40000

Lösung ca. 20% (20/7/100)

LUVITEC® K 115 CQ2 114 – 130 10,5 – 11,5 7,0 – 9,0 ≤ 50 2000 – 5000

Lösung ca. 10% (11/6/100)


Was

sera

ufna

hme

in %

rel. Luftfeuchtigkeit in %

90

80

70

60

50

40

30

20

10

025 50 1000 75

Asche

Der Aschegehalt wird bestimmt durch Aufheizen der

Probe auf 800°C für 6 h. Alle LUVITEC® K-Marken

haben einen Aschegehalt von unter 0,02%.

Viskosität

Der Anstieg der Viskosität mit zunehmender Konzentra-

tion hängt wesentlich vom K-Wert ab. Während bei den

niedermolekularen K 17- und K 30-Marken sich bei-

spielsweise eine Konzentrationserhöhung von 5% auf

10% nur wenig auf die Viskosität auswirkt, sind beim

hochmolekularen K 90-Typ Änderungen der Viskosität

um das Fünffache und mehr feststellbar (Abbildung 1).

Molekulargewicht

Das Molekulargewichtsmittel (Mw) der LUVITEC® K-

Marken reicht von wenigen Tausend Dalton bis ca. 2,2

Mio. Dalton. Parallel dazu steigt das Zahlenmittel (Mn) von

rund 2.000 Dalton auf rund 400.000 Dalton. Gewichts-

und Zahlenmittel wurden durch GPC-Untersuchungen

bestimmt. Die Eichung erfolgte mit eng verteilten PVP-

Proben, die durch Lichtstreuung zuvor charakterisiert

wurden (Tabelle 3).

Visk

ositä

t in

mPa

·s b

ei 2

3 °C

1000

Feststoffgehalt in %

100

102 5 10

LUVITEC® K 17 LUVITEC® K 30

LUVITEC® K 60

LUVITEC

® K 80LUVIT

EC® K 90LU

VITEC

® K 9

0

K-Wert 97

K-Wert 90

K-Wert 80

K-Wert 55

K-Wert 30

K-Wert 17

K-Wert 116

LUVIT

EC®

K 11

5

2.1.2 Produkteigenschaften

Abbildung 1: Abhängigkeit der Viskosität vom Feststoffgehalt wässriger LUVITEC® K-Lösungen; Brookfield RVT-Viskosimeter, Spindel 3, 100 Upm bei RT

Abbildung 2: Feuchteaufnahme der LUVITEC® K-Marken (Filmdicke: 2 mm) bei 23 °C nach Sättigung

Glasübergangstemperatur

Die Glasübergangstemperaturen liegen – mit Ausnahme

von LUVITEC® K 17-Pulver – alle auf ähnlichem, relativ

hohen Temperaturniveau von 175 –180 °C (siehe S. 12).

Korngrößenverteilung

Bei den LUVITEC® K-Pulvermarken variiert das Korn-

größenspektrum erheblich, da verschiedene Trocknungs-

verfahren zur Pulverherstellung angewendet werden (siehe

S. 12).

Farbe

Die Festlegung der Farbe erfolgt an wässrigen Lösungen

nach der Methode der Europäischen Pharmakopöe. Für

alle LUVITEC® K-Marken gilt als Richtwert heller als BG5/

B5/R6 (siehe S. 12).


Verträglichkeiten und Filmeigenschaften

Die ausgezeichnete Verträglichkeit der Polyvinylpyrrolidon-

Polymere mit einer Vielzahl von Verbindungen und Stoffen,

wie anorganische Salze, Farb- und Wirkstoffe sowie

Bakterien ermöglicht ein vielseitiges Einsatzspektrum von

LUVITEC® in den unterschiedlichsten Anwendungsfeldern

und Industrien.

Polyvinylpyrrolidon-Filme sind klar, transparent, hart und

spröde. LUVITEC® kann in seinen Eigenschaften wie Kleb-

rigkeit, Sprödigkeit etc. durch Weichmacher gezielt modi-

fiziert werden. Geeignete Weichmacher sind u. a. Wasser,

Glycerin, Polyglykole, Fettsäurederivate, Phthalate und

Hexamoll® DINCH.

Hygroskopie

Die ausgeprägte Hygroskopie von PVP ist hinreichend

bekannt. Die Feuchteaufnahme ist nahezu unabhängig

vom Molekulargewicht. Die Feuchtekurve (Abbildung 2),

ermittelt an einem 2 mm PVP-Film, ist charakteristisch für

alle LUVITEC® K-Marken.

Aceton

Butan

Cyclohexan

Cyclohexanon

Chlorbenzol

Diethylether

Dimethylether

Dioxan

Ethylacetat

Hexan

Methylacetat

Methylethylketon

Mineralöl

Petrolether

Propan

Tetrachlorkohlenstoff

Tetrahydrofuran

Toluol

Xylol

Unlöslich in

Abbildung 3: Dialysemembran-Modul auf Basis von LUVITEC®/ULTRASON® Hohlfasern

Eine der herausragenden Eigenschaften von PVP ist seine

universelle Löslichkeit sowohl in hydrophoben als auch extrem

hydrophilen Lösemitteln (Tabelle 2). Zur Herstellung von PVP-

Lösungen aus Pulver empfiehlt es sich, das Pulver portions-

weise unter Rühren in das Lösemittel zu geben; dadurch lässt

sich ein Verklumpen des Pulvers vermeiden.

Beim Einsatz höher molekularer PVP-Typen sowie bei der Her-

stellung höherkonzentrierter Lösungen, kann durch Anhebung

der Temperatur auf 50 °C bis 60 °C die Lösegeschwindigkeit

deutlich erhöht werden.

Ameisensäure

Butandiol-1,4

Butanol

Butylamin

Chloroform

Cyclohexanol

Diethylenglykol

Dimethylacetamid

Dimethylsulfoxid

Essigsäure

Ethanol

Ethylendiamin

Ethylenglykol

Glycerin

Isopropanol

Methanol

Methylenchlorid

Methylcyclohexanon

N-Methylpyrrolidon

Polyethylenglykol 400

Propanol

Propylenglykol

Pyrrolidon

Triethanolamin

Vinylpyrrolidon

Wasser

Löslich in

Löslichkeit von PVP


Nachvernetzbarkeit

Hochmolekulare LUVITEC® K-Marken (z. B. LUVITEC®

K 90) lassen sich bei erhöhter Temperatur (70 bis 90 °C)

durch Zusatz geringer Mengen eines Peroxids (z. B.

tert.-Butylperoxipivalat, H2O2/CuCl2 o. ä.) in wässriger

Lösung unter Stickstoffatmosphäre nachvernetzen.

Im Gegensatz dazu lassen sich wässrige LUVITEC®

K 30-Lösungen am besten durch Anheben des pH

Wertes auf ≥ 11 bei erhöhter Temperatur (ca. 90 °C)

unter Stickstoffatmosphäre nachvernetzen. PVP-Filme

sind bereits bei Raumtemperatur durch Strahlungs-

härtung (Elektronenstrahl, Gamma- oder Röntgen-

strahlung) mit 0,5 bis 10 Megarad vernetzbar. Bekannt

ist ebenfalls die Nachvernetzung mit UV-Licht in Gegen-

wart eines UV-Initiators (z. B. 4,4'-Diazidostilben-2,2'-

Di-Natriumsulfonat) bei 350 – 380 nm und einer Licht-

intensität von 0,2 – 0,5 mW/cm2.

Durch die gezielte Nachvernetzung wird PVP unlöslich

in allen Lösungsmitteln. Im Unterschied zum löslichen

PVP ist das nachvernetzte PVP in polaren Lösemitteln

(z. B. Wasser, Ethanol) nur noch quellbar. Das Ausmaß

der Quellung hängt von der Vernetzungsdichte ab.

Schwach nachvernetztes PVP mit hohem Wassergehalt

(Hydrogel) wird aufgrund seiner Haftung und physiolo-

gischer Verträglichkeit als Hautklebegel verwendet.

* alle Produktkennwerte und -größen in dieser Druckschrift sind ca. Werte. Diese sind nicht notwendiger Weise Bestandteil der Produktspezifikation. Die spezifischen Prüf- merkmale sind in der Produktspezifikation festgelegt, die jeweils bei den lokalen Vertretungen der BASF angefordert werden können.

Typische Eigenschaften der LUVITEC® K-Marken

LUVITEC® K 17 K 30 K 60 K 80 K 85 K 90 K 90 HM K 115

Molekulargewicht (GPC):Mw in kDa* 9 50 450 850 1100 14001 1800 2200 Mn in kDa* 2 14 140 200 250 3251 375 400

Aschegehalt in %* ≤ 0,02

Rel. Viskosität 1,09 1,25 1,93 3,09 3,74 5,09 5,69 12,2 (1% in Wasser, 23 °C (5%: (0,1%: Kapillarviskosimeter)* 1,53) 1,33)

Glasübergangs- 110 175 175 180 180 180 180 180 temperatur in °C (DSC)*

Partikelgröße in µm* (Sympatec-Helos Rodos) X10% 15 25 nur als 60 90 90 90 nur als X50% 25 75 Lösung 160 180 180 180 Lösung X90% 100 130 erhältlich 320 350 350 350 erhältlich

Farbe (10% Lösung, heller als BG5/B5/R6nach EuropäischerPharmakopöe)*

Feuchteaufnahme 20 (50% rel. Luftfeuchtigkeit, 23 °C)bei Sättigung %* 40 (75% Luftfeuchtigkeit, 23 °C)


Durch Einbau ausgewählter Comonomere in die VP-Poly-

merkette lassen sich ausgewählte Produkteigenschaften

der VP-Homopolymere (LUVITEC® K-Marken) gezielt ver-

stärken oder abschwächen. Derartige Comonomere sind

Vinylacetat (VA) und Vinylcaprolactam (VCAP).

Die Abbildung 4 und die Kurzcharakterisierung (Tabelle 4)

der einzelnen Produkte zeigen schematisch die herausra-

genden Eigenschaften des neuen Produktsortiments im

Vergleich zu PVP. Damit ergeben sich vielfältige Möglich-

keiten für neue Anwendungen.

2.2. Vinylpyrrolidon-Copolymere – LUVITEC® und COLLACRAL® VAL

Abbildung 4: Modifizierte VP-Polymere: gezielte Veränderung von Produkteigenschaften

LUVITEC® VA 64

PVP

LUVITEC® VPC 55 K 65 W COLLACRAL

® VAL

Verringerte Feuchteaufnahme

und reduzierte Klebrigkeit

Optimierte Verdickungs-eigenschaften

Verringerte Feuchteaufnahme und verbessertes Schmelzverhalten

Modifizierte VP-Polymere


2.2.1 Produktsortiment

* alle Produktkennwerte und -größen in dieser Druckschrift sind ca. Werte. Diese sind nicht notwendiger Weise Bestandteil der Produktspezifikation. Die spezifischen Prüf-merkmale sind in der Produktspezifikation festgelegt, die jeweils bei den lokalen Vertretungen der BASF angefordert werden können.

LUVITEC® VA 64 W VA 64 P COLLACRAL® VAL VPC 55 K 65 W

Produkteigenschaften VP/VA VP/VA VP/VA VP/VCAP

Comonomergehalt in %* 40 40 hydrophob modifiziert 50

Lieferform wässrige Lösung Pulver wässrige Lösung wässrige Lösung

Feststoffgehalt in %* 49 – 51 ≥ 95,0 29 – 31 29 – 31

K-Wert* 26 – 34 26 – 34 50 – 60 62 – 68

pH-Wert (10% in H2O)* 5,0 – 7,0 3,8 – 6,0 3,5 – 6,0 6,0 – 8,0

Gardner Farbzahl (20% in H2O)* ≤ 3

Brookfield RVT 1000 – 3000 1000 – 3000 1500 – 2800 8000 – 20000

Viskosität in mPa·s bei 23 °C / (LVT 50%, (LVT 50%, (30%, ISO 3219 (RVT 30%,

in Wasser in %* Sp. 4/60 rpm) Sp. 4/60 rpm) Scherrate: 25 rpm) Sp. 5/20 rpm)

Restmonomergehalt VP ≤ 100/ VP ≤ 100/ VP ≤ 100/ VP ≤ 100/

in ppm* VA ≤ 300 VA ≤ 300 VA ≤ 100 VCAP ≤ 100

Feuchteaufnahme in % 15 15 10 25

(23 °C, 75% rel. Luftfeuchtigkeit)*

Glasübergangstemperatur 105 105 106 170

in °C (DSC)*

Molekulargewicht Mw in kDa (GPC)* 65 65 250 750

Molekulargewicht Mn in kDa (GPC)* 15 15 40 125


LUVITEC® VA 64

Die Feuchteaufnahme von PVP kann durch

partiellen Einbau weniger hydrophiler Como-

nomere, wie z. B. Vinylacetat gezielt verrin-

gert werden (Abbildung 5).

In zahlreichen technischen Anwendungen hat

sich LUVITEC® VA 64, das 40 Gew. % Vinyl-

acetat enthält, bewährt. LUVITEC® VA 64 ist

aufgrund des optimierten Comonomerverhält-

nisses noch klar wasserlöslich. Würde der

Vinylacetatanteil erhöht, wären die resultieren-

den Polymere nur noch wasserdispergierbar.

Das nichtionische LUVITEC® VA 64 ist lös-

lich in polaren Lösungsmitteln wie Ethanol,

Isopropanol, Glycerin, Methylenchlorid, Es-

tern und Ketonen. Ohne Hilfslösemittel ist

LUVITEC® VA 64-Pulver in Ether und alipha-

tischen Kohlenwasserstoffen nicht löslich.

Die Glasübergangstemperatur von LUVITEC®

VA 64 ist mit ca. 105 °C deutlich niedriger als

bei den PVP-Hompolymeren, was zu einem

deutlich verbesserten Schmelzverhalten führt.

LUVITEC® VA 64 kann ohne Zusatz weiterer

Hilfsstoffe bei ca. 130 - 140 °C extrudiert

werden und wird in verschiedenen Bereichen

als Schmelzkleber eingesetzt.

Was

sera

ufna

hme

in %

rel. Feuchtigkeit in %

60

50

40

30

20

10

020 40 900 60 75

LUVITEC® VA 64

LUVITEC® K

O

OO

LUVITEC® VA 64 – ein Vinylpyrrolidon-/Vinylacetat-Copolymer mit:

■ verringerter Feuchteaufnahme■ verbessertem Schmelzverhalten

Abbildung 5: Wasseraufnahme eines LUVITEC® VA 64-Films in Abhängigkeit von der Luftfeuchte bei 23 °C nach Sättigung im Vergleich zu LUVITEC® K

2.2.2 Produktbeschreibung

Wasseraufnahme von LUVITEC® VA 64 und LUVITEC® K


O O

LUVITEC® VPC 55 K 65 W

Ähnlich wie bei LUVITEC® VA 64 kann durch den partiellen Ersatz

von VP durch das weniger hydrophile Vinylcaprolactam die Feuch-

teaufnahme gegenüber dem VP-Homopolymer verringert werden.

LUVITEC® VPC 55 K 65 W ist ein guter Filmbildner. Die wässrige

Lösung besitzt einen Trübungspunkt von ca. 65 °C. Beim Abkühlen

ist dieser Prozess vollständig reversibel.

COLLACRAL® VAL

COLLACRAL® VAL ist ein speziell hydrophob modifiziertes Vinyl-

pyrrolidon-/Vinylacetat-Copolymer mit einer Glasübergangstemperatur

bei ca. 106 °C. Aufgrund seiner speziellen Modifizierung eignet sich

COLLACRAL® VAL als Verdicker in einem breiten pH-Bereich von

3 - 8 und damit auch im sauren Bereich. Darüber hinaus wird

COLLACRAL® VAL als Schutzkolloid bei der Herstellung von Harz-

dispersionen und bei der Einarbeitung von Harzlösungen in Polymer-

dispersionen verwendet.

LUVITEC® VPC 55 K 65 W – ein Vinylpyrrolidon-/Vinylcaprolactam-Copolymer mit:

■ verringerter Feuchteaufnahme■ reduzierter Klebrigkeit


2.3. Vergleich zwischen Homo- und Copolymeren

Lösungs- LUVITEC® LUVITEC® LUVITEC®

eigenschaften VA 64 VPC 55 K-Marken K 65 W

Produkt LUVITEC® LUVITEC® LUVITEC®

VA 64 VPC 55 K-Marken K 65 W

Die Lösungseigenschaften wurden mit Pulver (bzw. ge-trocknetem Polymerproben) bestimmt.

■ Pulver löslich, 5%ige und 20%ige Lösung herstellbar

■ Pulver unlöslich

1 = Trübungspunkt: ca. 65 °C

1 Filme aus 20%iger, wässriger Lösung; Film- dicke: ca. 1 - 2 mm; Trocknung bis Gewichts- konstanz

2 Methode: nach Kempf

0 = nicht klebrig

5 = stark klebend

■ geeignet/vorhanden

Produktcharakteristik VP/VA VP/VCAP VP

Filmbildung1 klar, klar, klar,

farblos farblos, farblos,

spröde spröde

Klebrigkeit2 1 0 5

Nachvernetzbarkeit ■ ■ ■

Komplexierung

Farbstoffe ■

Produktcharakteristik VP/VA VP/VCAP VP

Aceton ■ ■ ■

Cyclohexan ■ ■ ■

Dimethylsulfoxid ■ ■ ■

Ethanol ■ ■ ■

Ethylacetat ■ ■ ■

Ethylenglycol ■ ■ ■

I-Propanol ■ ■ ■

Methanol ■ ■ ■

Methylenchlorid ■ ■ ■

Methylethylketon ■ ■ ■

N-Methylpyrrolidon ■ ■ ■

Tetrahydrofuran ■ ■ ■

Wasser ■ ■1 ■


LUVICROSS® ist ein vernetztes und damit

unlösliches Vinylpyrrolidon-Homopolymer.

In der Literatur wird diese Produktklasse

auch als PVPP (Polyvinylpolypyrrolidon)

bezeichnet.

Die herausragende Eigenschaft dieses ver-

netzten und deshalb unlöslichen Polymers

ist seine Fähigkeit zur absorptiven Bindung

von gelösten Substanzen.

Adsorption

Quellfähigkeit

Chemische Beständigkeit

3. LUVICROSS®

3.1. Produktkennwerte und -beschreibung

LUVICROSS® – Adsorptionsmechanismen und adsorbierte Verbindungen

Adsorbtionsmechanismen

Wasserstoffbrücken

Dipolare Wechselwirkungen

Adsorbierte Verbindungen

Phenolische Substanzen

Anionische Farbstoffe

H2O2

Jod

Mycotoxine

* alle Produktkennwerte und -größen in dieser Druckschrift sind ca. Werte. Diese sind nicht not-wendiger Weise Bestandteil der Produktspezifikation. Die spezifischen Prüfmerkmale sind in der Produktspezifikation festgelegt, die jeweils bei den lokalen Vertretungen der BASF angefordert werden können.

Produktkennwerte VP-Homopolymer

Lieferform Pulver

Molekulargewicht* aufgrund der Unlöslichkeit nicht zu ermitteln

Vernetzer in %* 2

Feststoffgehalt in %* ≥ 94

pH-Wert (1% Susp. in Wasser)* 5 – 8

Feuchteaufnahme in % 30

(23 °C, 75% rel. Feuchte)*

Wassergehalt in %* (Karl Fischer) ≤ 6,0

Stickstoff in %* (Kjeldahl) 11,0 – 12,8

Veraschung in % (800 °C, 6 h)* ≤ 0,5

Schwermetalle in ppm (wie Pb)* ≤ 50

Lösliche Anteile in Wasser in %* ≤ 2,0

Restmonomere in ppm*

Vinylpyrrolidon

(GC, N-Detektor)* ≤ 25

Divinylimidazolidinon

(GC, N-Detektor)* ≤ 5

LUVICROSS® – charakteristische Parameter


O O

O

H3C

O

O

O O

HO

N=N-O3S

-M+

LUVICROSS®

In sauren wässrigen Medien oder Lösemittelmischungen werden durch Ausbildung von Wasser-

stoffbrücken oder durch Ausbildung dipolarer Wechselwirkungen eine Reihe von Verbindungen

adsorbiert. Hierzu zählen beispielsweise phenolische Substanzen, synthetische oder natürliche

anionische Farbstoffe der verschiedensten Klassen, wie z. B. anionisch modifizierte Azofarb-

stoffe, Azomethinfarbstoffe, Triphenylmethanfarbstoffe (Abbildung 6). Weiterhin werden auch

Mycotoxine wie z. B. die Aflatoxine B1 oder G1, Zearalenon (Abbildung 7) oder Patulin an das

Polymer adsorbiert. Die Wasserstoffbrückenbindung ist durch pH-Wert-Steigerung vollständig

reversibel.

Darüber hinaus bildet PVPP mit Jod oder Wasserstoffperoxid Komplexe aus, sowohl in Lö-

sungen als auch in Pulvern.

Im Gegensatz zum nicht vernetzten, kettenförmigen PVP ist PVPP weder in organischen noch in

anorganischen Lösemitteln löslich. Aus diesem Grund lässt sich für PVPP auch kein Molekular-

gewicht ermitteln. Die chemische und physikalische Vernetzung macht LUVICROSS® beständig

gegen extreme pH-Werte und hohe Temperaturen.

LUVICROSS® ist ein feinteiliges Pulver. 95% aller Partikel sind kleiner als 300 μm. Die Messung

erfolgte mittels Laserbeugung am Pulver.

3.2 Produkteigenschaften

LUVICROSS®-Wechselwirkungen

Abbildung 6: Luvicross®: Wechselwirkung mit anionischem Farbstoff Abbildung 7: Luvicross®: Wechselwirkung mit Zearalenon

Die Angaben in dieser Druckschrift basieren auf unseren derzeitigen Kenntnissen und Erfahrungen. Sie befreien den Verarbeiter wegen der Fülle möglicher Einflüsse bei Verarbeitung und Anwendung unseres Produktes nicht von eigenen Prüfungen und Versuchen. Eine Garantie bestimmter Eigenschaften oder die Eignung des Produktes für einen konkreten Einsatzzweck kann aus unseren Angaben nicht abge-leitet werden. Alle hierin vorliegenden Beschreibungen, Zeichnungen, Fotografien, Daten, Verhältnisse, Gewichte u. ä. können sich ohne Vorankündigung ändern und stellen nicht die vertraglich vereinbarte Beschaffenheit des Produktes dar. Etwaige Schutzrechte sowie bestehende Gesetze und Bestimmungen sind vom Empfänger unseres Produktes in eigener Verantwortung zu beachten (01/2010).

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BASF SE

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PVP and more VAL · 2011. 10. 5. · 3 ®| PVP and more ... | LUVITEC , LUVICROSS ®und COLLACRAL VAL Ende der dreißiger Jahre wurde PVP von Professor Walter Reppe er-funden und