PVP and more Vielseitige Spezialpolymere für technische Anwendungen

LUVITEC LUVICRSS PVP and more Vielseitige Spezialpolymere für technische Anwendungen

Vorwort Polyvinylpyrrolidon (PVP) ist ein Polymer mit zahlreichen bemerkenswerten Eigenschaften wie: Löslichkeit in vielen Medien Hygroskopizität Filmbildung Haftung Klebrigkeit Komplexbildung Stabilisierung Solubilisierung Nachvernetzbarkeit ph-unempfindlichkeit Biologische Verträglichkeit Toxikologische Unbedenklichkeit. Mit diesem einzigartigen Bündel von Leistungsmerkmalen entfaltet PVP seit Jahrzehnten in vielen verschiedenen Anwendungen erfolgreich seine Wirkung. Tag für Tag wird dies z. B. in der Agrar-, Elekronik-, Klebstoff-, Metall- oder Papierindustrie unter Beweis gestellt. Der entscheidende Durchbruch der erstmaligen Herstellung des Polymers gelang Walter Reppe von BASF vor bereits über 60 Jahren. Seit diesem Zeitpunkt haben wir die Weiterentwicklung entscheidend geprägt und treiben sie bis heute zielorientiert voran. Erfolg bedeutet für uns auf der Basis PVP umgesetzte Problemlösungen bei unseren Kunden. Auch die Verwendung von PVP in den kritischen Anwendungen der pharmazeutischen und kosmetischen Industrie liefert hierfür viele Beispiele. Bekannt sind unsere PVP-Homo- und Copolymere für technische Anwendungen unter den Handelsnamen Luvitec und Luvicross. Wir möchten Sie mit dieser Broschüre anregen, gemeinsam mit uns PVP-basierte neue Problemlösungen zu finden. 2

Inhalt 1. Ausgewählte Beispiele und mögliche Einsatzgebiete in technischen Anwendungen 4 1.1 Luvitec Vinylpyrrolidon-Homo- und Copolymere 4 1.2 Luvicross Vernetztes Vinylpyrrolidon-Homopolymer 6 2. Luvitec 7 2.1 Vinylpyrrolidon-Homopolymere 7 2.1.1 Sortiment und Spezifikation 8 2.1.2 Produkteigenschaften 9 2.2 Vinylpyrrolidon-Copolymere 12 2.2.1 Sortiment 12 2.2.2 Produktbeschreibung 13 2.3 Vergleich zwischen Homo- und Copolymeren 15 3. Luvicross 16 3.1 Spezifikation 16 3.2 Charakteristische Kenngrößen 17 3.3 Produkteigenschaften 18 3

1. Ausgesuchte Beispiele und mögliche Einsatzgebiete in technischen Anwendungen 1.1 Luvitec Vinylpyrrolidon-Homo- und Copolymere Einsatzgebiet Agrarbereich Vorteile/ Funktion des Polymers Saatgutbeschichtung Polymerbeschichtung verhindert Frostschädigung, fördert die Keimbildung, verbessert den Schutz vor Pilz- und Schimmelbefall. Pflanzenschutz Verbesserte Haftung der Wirkstoffe auf der Pflanze. Beschichtungen und Tinten Dispersions- und Anstrichfarben Einsatz als Schutzkolloid/ Dispersionshilfsmittel sowie zur Viskositätsmodifizierung. Katheterbeschichtung Ausnutzung der Hygroskopizität und Vernetzbarkeit der VP-Polymere zur Herstellung von Katheterbeschichtungen mit niedrigem Reibungskoeffizient. Antibeschlag-Beschichtung, Gute Filmbildung und Haftungseigenschaften, sowie Vernetzbarkeit sind wichtige (z.b. Ski- und Taucherbrillen, Voraussetzungen für die Herstellung von farblosen, transparenten Beschichtungen Cockpit-Fenster) mit Antibeschlag-Eigenschaften auf Glas, Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat- berflächen. Tinten Dispergierhilfsmittel und Verbesserung der Fließeigenschaften von Tinten; Verbesserung der Adhäsion der Tinte auf nicht porösen berflächen. Elektro-/ Elektronik Bildschirme Einsatz als Photoresist im Black-Matrix-Prozeß (Generierung der Graphitmaske) in Farbbildschirmröhren zur Verbesserung des Bildkontrasts und der Bildauflösung. Batterien Beschichtungs- und Bindemittel bei der Elektrodenherstellung. (z.b. Ni-Cd, Li-Ionen, Ni-H 2 ) Leiterplatten Temporäre oder permanente Beschichtung von Leiterplatten. Enzyme Fotografie Hilfsmittel bei der Enzymgranulierung, Verringerung der Staubbildung; Verbesserung der Enzymlagerstabilität; Schutz der Enzyme vor Abbau durch Proteasen. 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; Bindemittel in der Lichthofschutzschicht. Entwicklerlösung Als Beschleuniger in Entwicklerlösung. 4

Einsatzgebiet Klebstoffe Vorteile/ Funktion des Polymers Klebstifte Liefert hohe Klebrigkeit ( initial tack ), ausgezeichnete Haftung und Verklebung bei Papier. Schmelzkleber Gute Haftung besonders auf Glas, Metall, Papier und Kunststoffoberflächen; besonders geeignet zur Herstellung von wiederbefeuchtbaren oder wasserlöslichen Klebern. Hautkleber Viskositätsmodifizierung, toxikologische Unbedenklichkeit, leichte Nachvernetzbarkeit und Bildung von Hydrogelen wichtige Eigenschaften bei der Herstellung von flexiblen, gut haftenden Hautklebegelen. Membrane Umkehrosmose, Nano-, Ultra- Einstellung von Porengröße und Porengrößenverteilung; Erhöhung der Membranpermeabilität, und Mikrofiltration für industrielle Reduzierung von Macrovoids ; durch Vernetzung Herstellung hydrophiler Membrantypen; Trennprobleme. Dialysemembran; Verhinderung von Fouling. Abwasserbehandlung; Trinkwasseraufbereitung Metallurgie Metall-Abschreckbäder Durch Einstellung der Viskosität kontrollierter Abkühlprozeß. Wässrige Systeme bieten sicherere Handhabbarkeit (keine Brandgefahr) und problemloses Entsorgen. Papier Ink-Jet Papier-Beschichtung Die Beschichtung verbessert die Aufnahmefähigkeit der Druckertinte durch Viskositätserhöhung der Tinte beim Papierkontakt; verhindert das Auslaufen und Verschmieren der Tinte. Spezialpapiere Verbessert Bedruckbarkeit und Glanz; Einsatz als Dispergierhilfsmittel und als Bindemittel für optische Aufheller. Polymerisation Textil + Faser Emulgator bei Emulsionspolymerisation; Schutzkolloid für Latices; Einstellung der rheologischen Eigenschaften von Lactices. Textilfaser Hilfsmittel beim Textilfärbeprozeß; Einsatz als Textilfinish. Glasfaser Schutzkolloid und Filmbildner im Sizing; verhindert Fasersplicing ; Verarbeitungs- und Webhilfsmittel. 5

1.2 Luvicross Vernetztes Vinylpyrrolidon-Homopolymer Einsatzgebiet Beschichtungen Ink-jet-Papiere und Folien Vorteile/ Funktion der vernetzten Polymere Fixieren von Pigmenten und anderen Bestandteilen von Streichformulierungen sowie Adsorption von Lösemittel für Ink-Jet-Papiere- und Folien. Enzyme/ Mikroorganismen Kulturlyophilisate Zuschlagstoff bei der Gefriertrocknung von Mikroorganismen wie Bakterienkulturen und Algen zur Stabilisierung der Enzymaktivitäten. Granulate Farbpigmente Agrochemikalien Beschleunigung des Zerfalls der Granulate in wässrigen Formulierungen und Stabilisierung der erhaltenen Suspension. Beschleunigung des Zerfalls von Granulatformulierungen. Nachwachsende Rohstoffe Pflanzenextrakte Isolierung von Antioxidantien aus Teeblättern. Pflanzenwuchsstoffe Erhöhung der keimfördernden Wirkung von Extrakten aus Rot- und Blaualgen. Zellstoffbleichung Adsorbens für natürliche Farbstoffe in Lösungen aus der Zellstoffbleichung. Trennaufgaben/Analytik Nitroverbindungen synthetische und natürliche Farbstoffe, auch anionisch modifiziert Polycyclische Aromaten Analytische und semipräparative Trennung von 1,3,5,7-Tetranitro-tetraazo-cyclooctan von 1,3,5-Trinitrohexahydro-triazin. Anreicherung und Abtrennung aus wässrigen Lösungen. Charakterisierung von Produkten der Kohleverflüssigung. 6

2. Luvitec 2.1 Vinylpyrrolidon-Homopolymere Luvitec K-Marken Ein vielseitiges Polymer für technische Anwendungen Löslichkeit in vielen Medien Hygroskopizität Filmbildung Haftung Klebrigkeit Komplexbildung Stabilisierung Solubilisierung Nachvernetzbarkeit ph-unempfindlichkeit Biologische Verträglichkeit Toxikologische Unbedenklichkeit PVP ist ein weißes, hygroskopisches Pulver mit schwachem Eigengeruch. Im Gegensatz zu den meisten Polymeren ist es sowohl in Wasser als auch in einer Vielzahl organischer Lösemittel wie Alkoholen, Aminen, Säuren, chlorierten Kohlenwasserstoffen, Amiden und Lactamen gut löslich. In den gängigen Estern, Ethern, Kohlenwasserstoffen und Ketonen ist das Polymer dagegen unlöslich. N CH CH2 n Die ausgeprägte Hygroskopizität ist eine charakteristische Eigenschaft von PVP. Diese Eigenschaft in Kombination mit ausgezeichneter Filmbildung, Klebrigkeit und Haftung auf unterschiedlichen Materialien, hohem Komplexbildungsvermögen, gutem Stabilisierungs- und Solubilisierungsvermögen, ph-unempfindlichkeit, leichter Strahlungsvernetzbarkeit sowie guter biologischer Verträglichkeit haben PVP zu einem der am häufigsten verwendeten Spezialpolymere gemacht. PVP wird durch radikalische Polymerisation von N-Vinylpyrrolidon in Wasser oder Alkoholen mit einem geeigneten Initiator synthetisiert. Durch Wahl geeigneter Polymerisationsbedingungen läßt sich ein breites Spektrum an Molekulargewichten einstellen, das von niedrigen (einige tausend Dalton) bis zu sehr hohen (ca. 2,5 Mio. Dalton) Werten reicht. Polyvinylpyrrolidon (PVP) 7

2.1.1 Sortiment und Spezifikation Unter dem Namen Luvitec K bietet BASF ein breites Sortiment von Vinylpyrrolidon Homopolymeren mit unterschiedlichen Molekulargewichten (K-Wert) an. Die Produkte sind als Pulver oder wässrige Lösungen erhältlich. In Tab. 1 sind die Spezifikationswerte aller Luvitec K-Marken zusammengestellt. Die Prüfmethoden sind auf Anfrage erhältlich. Da insbesondere die hochmolekularen PVP-Pulver-Produkte sehr empfindlich bezüglich Molekulargewichtsabbau sind, werden Luvitec K 80, K 85, K 90 und K 90 HM Pulver unter Inertgasatmosphäre abgefüllt. Eine aufwendige Verpackung garantiert eine Lagerstabilität der Pulverware im riginalgebinde bei Raumtemperatur von mindestens 2 Jahren. K-Wert Feststoff- Asche- ph-wert Restmonomergehalt/% gehalt/% (10% Lsg.) gehalt/% Luvitec K 17 15,0 19,0 95,0 100,0 < 0,02 3,0 7,0 < 0,01 Pulver Luvitec K 30 27,0 33,0 95,0 100,0 < 0,02 3,0 7,0 < 0,01 Pulver Luvitec K 80 1) 74,0 82,0 95,0 100,0 < 0,02 5,0 8,0 < 0,01 Pulver Luvitec K 85 1) 84,0 88,0 95,0 100,0 < 0,02 5,0 9,0 < 0,01 Pulver Luvitec K 90 1) 88,0 92,0 95,0 100,0 < 0,02 5,0 9,0 < 0,01 Pulver Luvitec K 90 HM 1) 92,0 96,0 95,0 100,0 < 0,02 5,0 9,0 < 0,01 Pulver Luvitec K 30 27,0 33,0 29,0 31,0 < 0,02 7,0 9,0 < 0,01 Lösung, ca. 30 % Luvitec K 60 52,0 62,0 34,0 36,0 < 0,02 7,0 9,0 < 0,03 Lösung, ca. 35 % Luvitec K 85 CQ 2) 83,0 88,0 19,0 21,0 < 0,02 7,0 9,0 < 0,01 Lösung, ca. 20 % Luvitec K 90 90,0 98,0 19,0 21,0 < 0,02 7,0 9,0 < 0,01 Lösung, ca. 20 % Luvitec K 115 CQ 2) 114,0 130,0 10,5 11,5 < 0,02 7,0 9,0 < 0,005 Lösung, ca. 11% Tab.1: Spezifikation der Luvitec K-Marken 1) Verpackung unter Stickstoffatmosphäre. 2) konserviert 8

2.1.2 Typische Produkteigenschaften Viskosität Der Anstieg der Viskosität mit zunehmender Konzentration hängt wesentlich vom K-Wert ab. Während bei den niedermolekularen K17- und K30-Marken sich beispielsweise eine Konzentrationserhöhung von 5 % auf 10 % nur wenig auf die Viskosität auswirkt, sind beim hochmolekularen K90-Typ Änderungen der Viskosität um das Fünffache und mehr feststellbar (Abb. 1). Viskosität/mPa s bei 23 C 1000 100 10 Luvitec K 115 Luvitec K 90 Luvitec K 90 Luvitec K 80 Luvitec K 60 Luvitec K 30 Luvitec K 17 2 5 10 Feststoffgehalt/% Abb. 1: Abhängigkeit der Viskosität vom Feststoffgehalt wässriger Luvitec K-Lösungen; Brookfield RVT-Viskosimeter, Spindel 3, 100 Upm bei RT K-Wert 116 K-Wert 97 K-Wert 90 K-Wert 80 K-Wert 55 K-Wert 30 K-Wert 17 Molekulargewicht Das Molekulargewichtsmittel (Mw) der Luvitec K-Marken reicht von wenigen Tausend Dalton bis ca. 2,5 Mio. Dalton. Parallel dazu steigt das Zahlenmittel (Mn) von rund 2000 Dalton auf rund 500 000 Dalton. Gewichts- und Zahlenmittel wurden durch GPC- Untersuchungen bestimmt; die Eichung erfolgte mit eng verteilten PVP-Proben, die durch Lichtstreuung zuvor charakterisiert wurden (Tab.3). Glasübergangstemperatur Die Glasübergangstemperaturen liegen mit Ausnahme von Luvitec K17-Pulver alle auf ähnlichem, relativ hohen Temperaturniveau von 175 180 C (Tab. 3). Korngrößenverteilung Bei den Luvitec K-Pulvermarken variiert das Korngrößenspektrum erheblich, da verschiedene Trocknungsverfahren zur Pulverherstellung angewendet werden (Tab. 3). 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. Die Methode kann auf Anfrage erhalten werden (Tab. 3). 9

Hygroskopizität Die ausgeprägte Hygroskopizität von PVP ist hinreichend bekannt. Die Feuchteaufnahme ist nahezu unabhängig vom Molekulargewicht. Die nachfolgend gezeigte Feuchtekurve (Abb. 2), ermittelt an einem 2 mm PVP-Film, ist charakteristisch für alle Luvitec K-Marken. % Wasseraufnahme Abb. 2: Feuchteaufnahme der Luvitec K-Marken (Filmdicke: 2 mm) bei 23 C nach Sättigung 90 80 70 60 50 40 30 Löslichkeit Eine der herausragenden Eigenschaften von PVP ist seine universale Löslichkeit sowohl in hydrophoben als auch extrem hydrophilen Lösemitteln (Tab. 2). Zur Herstellung von PVP-Lösungen aus Pulver empfiehlt es sich, das Pulver portionsweise unter Rühren in das Lösemittel zu geben; dadurch läßt sich ein Verklumpen des Pulvers vermeiden. Beim Einsatz höher molekularer PVP-Typen sowie bei der Herstellung höher konzentrierter Lösungen kann durch Anhebung der Temperatur auf 50 C bis 60 C die Lösegeschwindigkeit deutlich erhöht werden. 20 10 0 0 25 50 75 100 % rel. Luftfeuchtigkeit Löslich in 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 Unlöslich in Aceton Butan Cyclohexan Cyclohexanon Chlorbenzol Diethylether Dimethylether Dioxan Ethylacetat Hexan Methylacetat Methylethylketon Mineralöl Petrolether Propan Tetrachlorkohlenstoff Tetrahydrofuran Toluol Xylol Tab. 2: Luvitec K-Marken: Ausgewählte Lösemittel 10

Nachvernetzbarkeit Hochmolekulare Luvitec K-Marken (z.b. Luvitec K 90) lassen sich bei erhöhter Temperatur (70 90 C) durch Zusatz geringer Mengen eines Peroxids (z. B. tert.- Butylperoxipivalat, H 2 2 /CuCl 2 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 Strahlungshärtung (Elektronenstrahl, Gamma- oder Röntgenstrahlung) mit 0,5 10 Megarad vernetzbar. Bekannt ist ebenfalls die Nachvernetzung mit UV-Licht in Gegenwart eines UV-Initiators (z. B. 4,4'-Diazidostilben-2,2'-Di-Natriumsulfonat) bei 350 380 nm und einer Lichtintensität von 0,2 0,5 mw/cm 2. 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 ausgezeichneter Haftung und physiologischer Verträglichkeit als Hautklebegel verwendet. Typische Eigenschaften der Luvitec K-Marken Luvitec K 17 K 30 K 60 K 80 K 85 K 90 K 115 Molekulargewicht (GPC): Mw/ KDalton 7 11 45 55 400 500 700 1000 900 1200 1200 2000 1800 2500 Mn/KDalton 1,5 2,5 11 18 80 200 150 250 200 300 300 400 350 500 Brookfield RVT- 80 180 80 140 2000 20000 2500 7000 5000 15000 10000 40000 2000 5000 Viskosität/mPa s in (40 %, Sp. 2, (30 %, Sp.1, (35 %, Sp. 6, (20 %, Sp. 6, (20 %, Sp. 6, (20 %, Sp. 7, (11%, Sp. 6 Wasser bei 23 C 100 Upm) 50 Upm) 50 Upm) 100 Upm) 50 Upm) 100 Upm) 100 Upm) Rel. Viskosität 1,075 1,110 1,201 1,291 1,738 2,117 2,778 3,397 3,487 3,991 3,991 6,197 8,85 15,50 (1% in Wasser, 23 C, (5 %: 1,415 (0,1%: 1,280 Kapillarviskosimeter) 1,635) 1,372) Glasübergangs- 110 175 175 180 180 180 180 temperatur/ C (DSC) Partikelgröße/ μm (Sympatec-Helos Rodos) X 10% 15 25 nur 60 90 90 nur als X 50% 50 75 als Lösung 160 180 180 Lösung X 90% 100 130 erhältlich 320 350 350 erhältlich Farbe (10%ige Lösung, nach Ph. Eur.) Feuchteaufnahme bei Sättigung heller als BG5/B5/R6 ca. 20 % (50 % rel. Luftfeuchtigkeit, 23 C) ca. 40 % (75 % rel. Luftfeuchtigkeit, 23 C) Tab. 3 11

2.2. Vinylpyrrolidon-Copolymere Luvitec Eine attraktive Erweiterung des PVP Sortiments mit gezielt veränderten Eigenschaften Durch Einbau ausgewählter Comonomere in die VP- Polymerkette lassen sich ausgewählte Produkteigenschaften der VP-Homopolymere (Luvitec K-Marken) gezielt verstärken oder abschwächen. Comonomere sind N-Vinylimidazol (VI), Vinylacetat (VA) und Vinylcaprolactam (VCAP). Die nebenstehende Abbildung (Abb. 3) und die Kurzcharakterisierung der einzelnen Produkte zeigen schematisch die herausragenden Eigenschaften des neuen Produktsortiments im Vergleich zu PVP. Damit ergeben sich vielfältige Möglichkeiten für neue Anwendungen. Luvitec VPC 55 K65W Verringerte Feuchteaufnahme und reduzierte Klebrigkeit Abb. 3: Modifizierte VP-Polymere: gezielte Veränderung von Produkteigenschaften Luvitec VA 64 Verringerte Feuchteaufnahme und verbessertes Schmelzverhalten PVP Verstärkte Komplexierungswirkung und bessere Haftung Luvitec VPI 55 K72W 2.2.1 Sortiment Luvitec VA 64 W VA 64 VPI 55 K 72 W VPC 55 K 65 W Produktcharakteristik VP/ Vinylacetat VP/ Vinylacetat VP/Vinylimidazol VP/Vinylcaprolactam Comonomer-Anteil/% 40 40 50 50 Lieferform wässr. Lösung Pulver wässr. Lösung wässr. Lösung Feststoffgehalt/% 50 ±1 95,0 20 ±1 30 ±1 K-Wert 30 ± 4 30 ± 4 72± 3 65 ±3 ph-wert (10 % in H 2 ) 5,0 7,0 3,8 6,0 7,5 8,5 6,0 8,0 Gardner Farbzahl (20 % in H 2 ) 4 3 Brookfield LVT 5x10 3 10 4 10 3 3x10 3 Viskosität bei 23 C/mPa s 20 %; Sp. 4; 20 %; Sp. 4; 60 Upm 60 Upm Restmonomerengehalt/ppm VP 100/VA 300 VP 100/VA 300 VP 50/VI 50 VP 50/VCAP 50 Feuchteaufnahme/% 15 15 30 25 (23 C, 75 % rel. Luftfeuchtigkeit) Glasübergangs- 70 70 180 170 temperatur/ C (DSC) Molekulargewicht Mw/ ca. 65 1) ca. 65 1) ca. 1200 2) ca. 900 2) K Dalton (GPC 1), LS 2) ) Tab. 4: Luvitec -Sortiment: Charakteristische Kenngrößen im Überblick 12

Luvitec VA 64 ein Vinylpyrrolidon /Vinylacetat-Copolymer mit verringerter Feuchteaufnahme verbessertem Schmelzverhalten % Wasseraufnahme 60 50 40 N CH CH 2 n CH CH 3 CH 2 Luvitec K m 2.2.2 Produktbeschreibung Luvitec VA 64 Die Feuchteaufnahme von PVP kann durch partiellen Einbau weniger hydrophiler Comonomere, wie z. B. Vinylacetat gezielt verringert werden (Abb. 4). In zahlreichen technischen Anwendungen hat sich Luvitec VA 64, das 40 Gew. % Vinylacetat enthält, bewährt. Luvitec VA 64 ist aufgrund des optimierten Comonomerverhältnisses noch klar wasserlöslich. Würde der Vinylacetatanteil erhöht, wären die resultierenden Polymere nur noch wasserdispergierbar. Luvitec VA 64 ist nichtionisch und löslich in Ethanol, Isopropanol, n-propanol, Glycerin, Methylenchlorid, Estern und Ketonen. hne Hilfslösemittel ist Luvitec VA 64-Pulver in Ether und aliphatischen Kohlenwasserstoffen nicht löslich. Im Vergleich zu PVP ist die Glastemperatur um ca. 100 C niedriger, was zu einem deutlich verbesserten Schmelzverhalten führt. Luvitec VA 64 kann ohne Zusatz weiterer Hilfsstoffe bei ca. 100 C extrudiert werden und wird in verschiedenen Bereichen als Schmelzkleber eingesetzt. Luvitec VA 64 30 20 10 0 0 20 40 60 75 90 % rel. Luftfeuchtigkeit Abb. 4: Wasseraufnahme eines Luvitec VA 64-Films in Abhängigkeit von der Luftfeuchte bei 23 C nach Sättigung im Vergleich zu Luvitec K 13

Luvitec VPI 55 K 72 W In VP-Copolymeren mit basischem N-Vinylimidazol (VI) ergänzen sich in besonderer Weise die Komplexierungseigenschaften beider Polymerbausteine. Während die Pyrrolidoneinheit vor allem Wasserstoffbrücken ausbildet, besitzt die Imidazolstruktur eine ausgeprägte Komplexbildungstendenz sowohl mit organischen Substraten (z. B. Proteine, Enzyme und Farbstoffe) als auch mit Metallionen. Kennzeichnend ist die hohe Selektivität insbesondere gegenüber Schwermetallionen, wie beispielsweise Eisen, Kupfer, Nickel und Silber. In der Fotoindustrie werden VI- Copolymere wegen ihrer Fähigkeit, mit Metallionen und Farbstoffen Komplexe zu bilden, eingesetzt. Die hohe Affinität zu zahlreichen Farbstoffen wird beim Färben von Textilfasern und Kunststoffoberflächen sowie beim Bedrucken von Spezialpapieren ausgenutzt. VP/ VI-Copolymere zeichnen sich durch besonders gute Haftung auf Glas und Metalloberflächen aus. Im Korrosionsschutz werden VI-Copolymere bereits als Haftvermittler eingesetzt. N CH n N N CH 2 CH CH 2 Luvitec VPI 55 K 72 W ein Vinylpyrrolidon/Vinylimidazol-Copolymer mit verstärkter Komplexierungswirkung besserer Haftung m Luvitec VPC 55 K 65 W Ähnlich wie bei Luvitec VA kann durch den partiellen Ersatz von VP durch das weniger hydrophile Vinylcaprolactam die Feuchteaufnahme gegenüber dem VP-Homopolymer verringert werden. Luvitec VPC 55 K65W ist ein guter Filmbildner. Eine Besonderheit liegt darin, dass das Polymer aus wässriger Lösung bei höheren Temperaturen ausfällt es besitzt einen Trübungspunkt (Tab. 5). Beim Abkühlen ist dieser Prozess vollständig reversibel. N N CH CH 2 CH CH 2 n m Luvitec VPC 55 K 65 W ein Vinylpyrrolidon/Vinycaprolactam-Copolymer mit verringerter Feuchteaufnahme reduzierter Klebrigkeit 14

2.3. Vergleich der Luvitec -Copolymere zu den Luvitec K-Marken Luvitec Luvitec Luvitec Luvitec VA 64 VPI 55 VPC 55 K-Marken K72W K65W Produkt- VP/ VA VP/ VI VP/ VCAP VP charakteristik Aceton Cyclohexan Dimethylsulfoxid Ethanol Ethylacetat Ethylenglykol 1) i-propanol Methanol Methylenchlorid Methylethylketon N-Methylpyrrolidon Tetrahydrofuran Wasser 2) Die Lösungseigenschaften wurden mit Pulver (bzw. getrockneten Polymerproben) bestimmt. = Pulver löslich, 5%ige und 20%ige Lösung herstellbar = Pulver löslich, 5%ige Lösung herstellbar = Pulver unlöslich 1) = nur in Wärme löslich 2) = Trübungspunkt: ca. 65 C Tab. 5: Lösungseigenschaften Luvitec Luvitec Luvitec Luvitec VA 64 VPI 55 VPC 55 K-Marken K72W K65W Produkt- VP/ VA VP/ VI VP/ VCAP VP charakteristik Filmbildung 1) klar, trüb, klar, klar, farblos hellgelb farblos, farblos, spröde spröde Klebrigkeit 2) 1 1 0 5 Nachvernetzbarkeit Komplexierung Schwermetalle Farbstoffe 1) = Filme aus 20%iger, wässriger Lösung gegossen; Filmdicke: ca. 1 2 mm; Trocknung bis Gewichtskonstanz 2) = Methode: nach Kempf = geeignet/ vorhanden Tab. 6: Ausgewählte Produkteigenschaften 15

3. Luvicross Luvicross ist ein vernetztes und damit unlösliches Vinylpyrrolidon-Homopolymer. In der Literatur wird diese Produktklasse auch als PVPP (Polyvinylpolypyrrolidon) bezeichnet. Die herausragende Eigenschaft dieses vernetzten und deshalb unlöslichen Polymers ist seine Fähigkeit zur adsorptiven Bindung von gelösten Substanzen (Tab. 7). Adsorption Quellfähigkeit Chemische Beständigkeit 3.1 Spezifikation Luvicross Wasser (Karl Fischer) 6,0 % Stickstoff (Kjeldahl) 11,0 12,8% Asche (800 C, 6 h) 0,5 % Schwermetalle (als Pb) 50 mg/ kg Lösliche Anteile in Wasser 2,0 % Luvicross Restmonomere Vinylpyrrolidon (GC, N-Detektor) 25,0 mg/kg Adsorbtionsmechanismen Adsorbierte Verbindungen Wasserstoffbrücken Dipolare Wechselwirkungen Phenolische Substanzen Divinylimidazolidinon (GC, N-Detektor) Tab. 8: Luvicross Spezifikation 5,0 mg/kg Anionische Farbstoffe H 2 2 Jod Mycotoxine Tab. 7: Adsorptionsmechanismen und adsorbierte Verbindungen 16

3.2 Charakteristische Kenngrößen Luvicross Produktcharakteristik Lieferform Molekulargewicht VP-Homopolymer Pulver aufgrund der Unlöslichkeit nicht zu ermitteln Vernetzer/% 2 Feststoffgehalt/% 94,0 ph-wert 5 8 (1% Susp. in H 2 ) Feuchteaufnahme/% ca. 30 (75 % rel. Feuchte, 23 C) Tab. 9: Luvicross Kenngrößen im Überblick 17

3.3 Produkteigenschaften Luvicross In sauren wässrigen Medien oder Lösemittelmischungen werden durch Ausbildung von Wasserstoffbrücken 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 Azofarbstoffe, Azomethinfarbstoffe, Triphenylmethanfarbstoffe (Abb. 5). Weiterhin werden auch Mycotoxine wie z.b. die Aflatoxine B1 oder G1, Zearalenon (Abb. 6) oder Patulin an das Polymere adsorbiert. Die Wasserstoffbrückenbindung ist durch ph-wert-steigerung vollständig reversibel. - 3 S N=N H N S 3 - M+ N In Pulverform oder aus Lösungen kann PVPP darüber hinaus mit Jod oder Wasserstoffperoxid Komplexe ausbilden. Abb. 5: Luvicross : Wechselwirkung mit anionischem Farbstoff 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 Molekulargewicht ermitteln. Die chemische und physikalische Vernetzung macht Luvicross beständig gegen extreme ph-werte und erhöhte Temperaturen. H 3 C rientierend gilt, daß die Partikel der Standardform Luvicross zu 95 % kleiner sind als 300 μm. Die Messung erfolgte mittels Laserbeugung am Pulver. N H H N Abb. 6: Luvicross : Wechselwirkung mit Zearalenon 18

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EDKV 0700d = eingetragene Marke der BASF Aktiengesellschaft BASF Aktiengesellschaft Unternehmensbereich Veredlungspolymere Global Business Management PVP Technical Applications E-EDK/V-H 201 67056 Ludwigshafen, Deutschland Telefon: +49 621-60 97 999 Fax: +49 621-60 92 203 E-Mail: info.pvp-tech@basf.com www.basf.de 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 abgeleitet 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 (03/2007).