一种高K值聚合物溶液的干燥方法和聚合物粉末与流程

本发明属于有机化合物干燥、加工、生产技术领域，具体涉及一种高k值聚合物溶液的干燥方法和聚合物粉末。

背景技术

n-乙烯吡咯烷酮（n-vinylpyrrolidone，简写nvp）的均聚物及其共聚物是一类水溶性高分子聚合物。nvp的均聚物pvp具有优异的化学稳定性和良好的生物相容性与毒理安全性，因而被广泛的用于工业、农业、制药等各个领域。为使pvp产品更加功能化，应用范围充分拓展，常采用共聚的方式，其常见的共聚产物有乙烯基吡咯烷酮/醋酸乙烯酯（n-vinylpyrrolidone/vinylacetate，简写vp/va）、乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己内酰胺（n-vinylpyrrolidone/n-vinylcaprolactam，简写vp/v-cap）、乙烯基吡咯烷酮/乙烯基咪唑（n-vinylpyrrolidone/vinylimidazole，简写vp/vi）等。这些共聚物共有的特点是均为水溶性高聚物，且分子量较大，粘度较高，k值较高。

nvp的均聚物及其共聚物分子量大小差异巨大，依据分子量的大小被分为很多种等级，为方便分类使用，采用fikentscher法的k值表示。k值是不受聚合物溶液浓度（c）的改变的参数，可通过乌氏毛细管粘度计测试溶液的相对粘度η，然后通过以下公式计算：

聚合物的k值（或分子量）差异越大，其溶液粘度差异非常明显，k值越大粘度越大。目前国内外常用的nvp均聚及共聚物的干燥工艺多样，其中低k值低粘度聚合物采用喷雾干燥，高k值高粘度聚合物则采用滚筒干燥、带式真空干燥。

us7589139b2公布了k值在60~130之间且含有有机胺或有机胺盐的pvp干品的工艺过程，其采用转鼓式干燥法；cn1821690a公布了乙烯基吡咯烷酮系聚合物的转鼓式干燥方法；cn102863575b公布了聚乙烯吡咯烷酮的两种干燥方式，k值较低聚乙烯吡咯烷酮采用喷雾干燥方式，k值较高均采用转鼓干燥方式。无论是转筒式干燥还是带式真空干燥，干燥物料的干燥温度高、干燥时间较长，基本在60分钟左右，容易使物料黄变、降解/凝胶化，且物料呈现块状，需要二次粉碎。

喷雾干燥是采用雾化器将原料液分散为雾滴，并用热气体（空气、氮气或过热蒸汽）干燥雾滴而获得产品的一种干燥方法。干燥物料多限制粘性较小的物料。而粘度较高物料由于难以雾化，容易堵塞喷嘴、出现“拉丝”出现粘壁等问题而难以采用喷雾干燥工艺。因此，高k值聚合物（如乙烯吡咯烷酮均聚物及共聚物）的干燥多不采用喷雾干燥方法。

技术实现要素：

针对上述情况，本发明的目的是提供一种高k值聚合物溶液的干燥方法，以及由该干燥方法制得的聚合物粉末。通过对聚合物溶液进行调节，使其具有特定的粘度，将调节后的聚合物进行喷雾干燥，选用一定的干燥工艺参数，得到粒径分布均匀、含水量低的球形粉末产品。

本发明的第一方面提供一种高k值聚合物溶液的干燥方法，包括以下步骤：

1）通过粘度调节剂将聚合物原溶液的粘度调节至60~180cp，得到待干燥的聚合物溶液；

2）将聚合物溶液进行喷雾干燥，得到聚合物粉末。

本发明中，聚合物溶液的k值可为45~98，优选为63~98。

根据本发明，聚合物溶液为n-乙烯基吡咯烷酮（nvp）的均聚物或共聚物均相水溶液。

本发明中，聚合物可选自聚乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己内酰胺共聚物、乙烯基吡咯烷酮/乙烯基醋酸酯共聚物和乙烯基吡咯烷酮/乙烯基咪唑共聚物中的至少一种。

根据本发明，所述粘度调节剂可为纯水、乙醇和异丙醇中的一种或几种的组合，优选为纯水。

本发明中，聚合物溶液的粘度为brookfield粘度。优选地，聚合物溶液的粘度优选为80~120cp，更优选为90~110cp。

根据本发明，喷雾干燥可采用现有技术中常规使用的喷雾干燥塔进行干燥。优选地，喷雾干燥采用压力式喷雾干燥塔。

本发明中，压力式喷雾干燥塔的气流循环系统可以为闭路循环系统或非闭路循环系统，优选为闭路循环系统。

本发明中，将聚合物溶液通过压力泵打入喷雾干燥塔，并调节干燥工艺参数，制得聚合物粉末。

根据本发明，喷雾干燥的工艺参数包括所进物料温度、进风温度、出风温度等。优选地，喷雾干燥的条件包括：物料温度为60~90℃，进风口温度为150~190℃，出风口温度为50~95℃。进一步优选地，物料温度为70~80℃，进风口温度为165~180℃。

本发明的第二方面提供一种聚合物粉末，该聚合物粉末采用上述的干燥方法制备得到，聚合物粉末为白色微球状粉末，粒径分布均匀。

与现有技术相比，本发明具有如下有益点：

本发明的干燥方法可实现高k值聚合物溶液的喷雾干燥，并从技术上克服了高k值聚合物（尤其是k值大于63的聚合物）喷雾干燥难以雾化、粘壁的缺陷，缩短干燥工序时间，去掉了粉碎加工工序，直接得到球状粉末状产品。同时干燥过程优选系统闭路循环，避免物料的加工污染，且其容易实现gmp全封闭系统生产，能够满足医药、化妆品、工业等要求高品质粉末产品。

附图说明

图1为实施例3制得的pvp粉末的透射显微镜照片（x40倍）。

图2为实施例3制得的pvp粉末的粒径图谱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1-6用于说明本发明的高k值聚合物溶液的干燥方法。

实施例1

取k值为60.53的pvp溶液，加水调节粘度至122cp，搅拌均匀后，加热至70℃。喷雾干燥塔进风口温度达160℃时，打入pvp物料，控制出风口温度不超过95℃干燥。干燥得到白色球状粉末，经测试水分含量为3.5%。

实施例2

取k值为97.7的pvp溶液，加水调节粘度至100cp，搅拌均匀后，加热至76℃。喷雾干燥塔进风口温度达175℃时，打入pvp物料，控制出风口温度不超过95℃干燥。干燥得到白色球状粉末，经测试水分含量为4.6%。

实施例3

取k值为87.2的pvp溶液，加水调节粘度至90cp，搅拌均匀后，加热至76℃。喷雾干燥塔进风口温度达185℃时，打入pvp物料，控制出风口温度不超过95℃干燥。干燥得到白色球状粉末，经测试水分含量为2.8%。本实施例干燥粉末的透射显微镜照片如图1所示，马尔文粒度如图2所示，其粒径分布之dv10=70.6μm，dv50=159μm，dv90=300μm。

实施例4

取k值为62.3的n-乙烯基吡咯烷酮/n-乙烯基己内酰胺共聚物(vp/v-cap)溶液，加水调节粘度至90cp，搅拌均匀后，加热至80℃。喷雾干燥塔进风口温度达180℃时，打入pvp物料，控制出风口温度不超过95℃干燥。干燥得到白色球状粉末，经测试水分含量为3.2%。

实施例5

取k值为49.32的n-乙烯基吡咯烷酮/乙烯基醋酸酯共聚物（vp/va）溶液，加水调节粘度至100cp，搅拌均匀后，加热至76℃。喷雾干燥塔进风口温度达175℃时，打入pvp物料，控制出风口温度不超过95℃干燥。干燥得到白色球状粉末，经测试水分含量为3.7%。

实施例6

取k值为80.12的n-乙烯基吡咯烷酮/n-乙烯基咪唑共聚物（vp/vi）溶液，加水调节粘度至110cp，搅拌均匀后，加热至75℃。喷雾干燥塔进风口温度达170℃时，打入pvp物料，控制出风口温度不超过95℃干燥。干燥得到白色球状粉末，经测试水分含量为1.4%。

对比例1

取k值为87.2的pvp溶液，其粘度为190cp，加热至76℃。喷雾干燥塔进风口温度达185℃时，打入pvp物料，控制出风口温度不超过95℃干燥。干燥难以雾化、粘壁严重，无法实现正常喷雾干燥。

对比可知，本发明通过粘度调节剂对聚合物溶液的粘度进行调节，配以特定的喷雾干燥工艺，实现高k值溶液的喷雾干燥。

以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。