Polyvinylamin
Polyvinylamin, auch als Polyaminoethylen bezeichnet, (Kurzzeichen PVAm) ist ein thermoplastisches Polymer. Da PVAm nicht durch direkte Polymerisation des Basismonomers Vinylamin hergestellt werden kann, ist es nur durch eine polymeranaloge Reaktion zugänglich.<ref name="roempp">Vorlage:RömppOnline</ref> Bis zu Beginn des 21. Jahrhunderts war es nicht in großtechnischen Mengen verfügbar.
Geschichte
1944 wurde Polyvinylamin erstmals aus Ethanolamin, Phthalsäureanhydrid und Essigsäureanhydrid über mehrere Stufen als Nebenprodukt hergestellt.<ref>J. Zomlefer u. a.: Attempted Preparation of Polyvinylamine. In: Journal of Organic Chemistry 1944, S. 500, doi:10.1021/jo01188a003.</ref><ref name="diss">R. H. Wittke: Darstellung und Untersuchung funktionalisierter Polymeroberflächen. (PDF; 1012 kB) Dissertation, Universität Duisburg-Essen, 2005, Vorlage:URN.</ref>
Zu Beginn der 1980er Jahre wurde PVAm durch Polymerisation von N-Vinylformamid leichter zugänglich.<ref name="diss" />
Herstellung
Das Basismonomer Vinylamin ist als solches nicht isolierbar. Bei Vinylamin besteht eine Imin-Enamin-Tautomerie und das Gleichgewicht liegt nahezu vollständig auf der Seite des Imins, das nicht zu Polyvinylamin polymerisiert werden kann. Die Synthese von PVAm gelingt daher nur indirekt über eine polymeranaloge Reaktion.
So kann Polyvinylamin beispielsweise durch Hydrolyse von Poly-N-vinylamiden, wie Poly-N-vinylacetamid oder Poly-N-vinylimiden, wie Poly-N-vinylsuccinimid hergestellt werden, da hier die Basismonomere leicht zugänglich sind. Polyvinylamin kann auch durch Hofmann-Abbau aus Polyacrylamid hergestellt werden.<ref name="roempp" />
Großtechnisch wird Polyvinylamin erst seit 2002 durch Polymerisation von N-Vinylformamid zu Polyvinylformamid und anschließender alkalischer Hydrolyse hergestellt. Dabei können Produkte mit unterschiedlichem Hydrolysegrad hergestellt werden. Der weltgrößte Hersteller von PVAm ist die BASF in Ludwigshafen am Rhein. Das Unternehmen vertreibt PVAm unter dem Markennamen Luredur.
Eigenschaften
Polyvinylamin ist stark basisch und sehr leicht in Wasser löslich. Je nach pH-Wert reagiert es als kationischer Polyelektrolyt. Von allen technischen Polymeren hat es zusammen mit Polyethylenimin die derzeit höchste Ladungsdichte (23 Milliäquivalente pro Gramm). Als Polychelatogen ist PVAm in der Lage eine Reihe von Schwermetallionen über die Aminogruppen zu koordinieren.<ref name="diss" /><ref>G. V. Seguel u. a.: Structure and properties of poly(vinylamine)-metal complexes. In: Angewandte Makromolekulare Chemie 251/1997, S. 97–106, doi:10.1002/apmc.1997.052510109.</ref>
Die primären Aminogruppen von PVAm lassen sich vielseitig mit anderen Chemikalien umsetzen.
Verwendung
PVAm wird vor allem in der Papierindustrie als Papiernassverfestiger verwendet.<ref>Vorlage:Webarchiv. In: Nachrichten aus der Chemie 49/2001 (PDF; 179 kB.)</ref> Aber auch zur Fixierung und Trockenverfestigung kommt es dort zum Einsatz.
Weitere Anwendungsfelder sind: Flockungsmittel (beispielsweise in der Abwassertechnik), Körperpflegemittel, Superabsorber, Dispergiermittel, Korrosionsschutz und Oberflächenmodifizierung.<ref name="diss" />
PVAm kann als nicht-virales Gentransfersystem verwendet werden, um DNA in tierische Zellen einzuschleusen (Transfektion).<ref name="diss" /><ref>S. Gersting: Einfluss extrazellulärer Faktoren auf Struktur und Funktion nicht Genvektoren. Dissertation, LMU München, 2003, Vorlage:DNB.</ref>
Durch Polymerisation von N-Vinylformamid mit Olefinen oder Acrylderivaten lässt sich eine Vielzahl unterschiedlichster Co-Polymerisate herstellen.<ref name="diss" /><ref>A. Madl, S. Spange: Synthesis and application of oligo(vinylamine). In: Macromol. Symp. 161/2000, S. 149–157, Vorlage:DOI.</ref>
Literatur
- W. Auhorn, F. Linhart: Polyvinylamin – Eine neue Klasse von Polymeren für die Papierherstellung mit umweltfreundlichen Eigenschaftsprofil. In: Das Papier 46/1992, S. 38–45.
- W. J. Auhorn: Spezialchemikalien für Spezialpapiere – Chemikalien zur Erzielung multifunktioneller Eigenschaften. In: Wochenblatt für Papierfabrikation 8/1999, S. 505–510.
- J. C. Salamone: Polymeric Materials Encyclopedia: Encyclopedia. CRC Press, 1996, ISBN 0-8493-2470-X, S. 2430.
- S. Rupp: Hochempfindliche Oberflächenwellen-Sensoren für die Medizinische Diagnostik. (PDF; 4,7 MB) Dissertation, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, 2004, Vorlage:URN.
- A. Madl u. a.: Bromine as an initiator for the cationic oligomerization of vinylformamide (VFA). In: Polym. Bull. 44/2000, S. 39–46, doi:10.1007/s002890050571.
- T. Meyer u. a.: Radical Grafting Polymerization of Vinylformamide with Functionalized Silica Particles. In: Macromol. Chem. Phys. 204/2003, S. 725–732, doi:10.1002/macp.200390042.
- I. Vogt: Synthese und Oberflächencharakterisierung von Poly(vinylamin)-co-Poly(vinylformamid)-Kieselgel-Hybrid-Materialien. (PDF; 9,6 MB) Dissertation, TU Chemnitz, 2001, Vorlage:URN.
- M. Schulte-Bockholt: Selektive Abtrennung von Schwermetallionen aus Industrieabwässern durch polymergestützte Ultrafiltration (PDF; 2,4 MB) Dissertation, TU München, 2008, Vorlage:URN.
Einzelnachweise
<references />