קופולימרים של NVP ואסטרים
אסטרים הם מחלקה הנחקרת ביותר של תרכובות לשינוי PVP. באופן כללי, תרכובות אסטר המשולבות יחד עם NVP מתייחסות לאסטרים המכילים קבוצות ויניל כפולות- בלתי רוויות. לאחר קופולימריזציה של NVP ואסטרים, מצד אחד, בשל הגמישות המולקולרית הטובה של קבוצת האסטרים, פעילות מקטע השרשרת מוגברת, ובכך משפרת את הגמישות של סרט הקופולימר. מצד שני, נוכחות של קבוצות אלקיל הידרופוביות ביחידות האסטר תפחית את יכולת ספיגת המים של הקופולימר, ובכך תשפר את יכולתו של הקופולימר לשמור על צורתו תחת לחות גבוהה. בדרך כלל, אסטרים כוללים דימתילאמינואתיל פרופילן פורמט, פרופילן אצטט, מתאקרילט, פרופילן דיאצטט, מתאקרילט וכו'.
קופולימר N-ויניל פירולידון (NVP)/ויניל אצטט (VAc) (שרף VAP) הוא המוצר המוקדם ביותר של תרכובות PVP ואסטר. זהו מוצק חסר צבע ושקוף, מסיס מעט במים, מסיס בממיסים אורגניים כגון איזופרופנול, אתנול, בוטיל אצטט וכו', לא- רעיל ולא קל לשריפה. שרף VAP שומר על הפונקציה של PVP כפולימר, תוך התגברות על החיסרון של המחיר הגבוה של PVP. בנוסף, לשרף VAP יש תכונות טובות ליצירת סרט-. מכיוון שהוא מכניס יחידות ויניל אצטט הידרופוביות למבנה המולקולרי שלו, הוא מפחית את רגישות הסרט ללחות, כך שהוא לא יהפוך לדביק בסביבת לחות גבוהה ומאריך את היכולת לשמור על התסרוקת. בשנת 1985, עקב האיסור על פריאון, פרופאן/בוטאן הפך לחומר הנעה חדש, והמסיסות של קופולימר PVP/VA בפרופן/בוטאן הייתה רק 10% (תמיסת אתנול מוצקה 3%), ולכן BASF בגרמניה השיקה קופולימר PVP/VA/ויניל פרופיונאט. העלייה בשיעור הוויניל פרופיונאט בקופולימר גורמת למסיסות הפחמימנים של הקופולימר להגיע לכ-40%. באופן כללי, VP:VA:vinyl propionate=30:40:30 בקופולימר. התוכן של VP בהרכב מופחת, מה שגורם לו לשמירת תלתלים גבוהה יותר.
קופולימרים של NVP וחומצות
חומצה מתאקרילית היא כיום החומצה הנפוצה ביותר עבור קופולימריזציה עם NVP. יש לנטרל חומצה מתאקרילית בעת שימוש, ומידת הנטרול היא רצוי 80-100%. מכיוון ש-NVP עובר הידרוליזה בקלות בתנאים חומציים, ולחומציות ולבסיסיות יש גם השפעה רבה על היציבות של PVP, יש לשלוט בקפדנות על ערך ה-pH במהלך הקופולימריזציה. ניתן להוסיף כמות מסוימת של KOH לפני פילמור כדי להבטיח תנאים בסיסיים לפילמור. הפולימר המתקבל בקופולימריזציה של NVP וחומרים חומציים הוא אניוני, בעל ברק, גמישות ועמידות טובים, קל לשטיפה, בעל עמידות טובה ויכולת עיצוב לחות ואינו קל לספוג לחות. לדוגמה, לסרט הפופולרי ביותר-יוצר פולימר PVP/טרט-בוטיל אקרילט/קופולימר חומצה מתאקרילית, שהמוצר שלו הוא תמיסת אתנול של 50%, הוא בעל ביצועים מצוינים ויתרונותיו הם:
(1) התאימות עם פרופאן/בוטאן היא עד 70% או יותר;
(2) הגמישות של הסרט טובה מאוד, ואין צורך להוסיף פלסטין;
(3) מידת הנטרול אינה משפיעה על ביצועי קיבוע השיער- וקל לשטוף אותה;
(4) מבריק טוב ולא קל לקלף;
(5) שימור תלתלים חזק. באקלים לח, לשיער יש גמישות טובה ושמירת צורה ולא יהיה דביק.
קופולימרים הנוצרים על ידי NVP ומלחי אמוניום רבעוניים
חומרים אולניים המכילים קבוצות אמינים שלישוניות במולקולות (כגון dimethylaminoethyl methacrylate methyl dimethylamine ethyl ester DMAEMA) ניתנים לקווטרניזציה ולאחר מכן קופולימריזציה עם NVP ליצירת מלחי אמוניום פוליקווטרנריים המכילים יחידות קטוניות בשרשרת המולקולרית. בערכי pH תקינים, פני השטח של סיבי השיער הם בעלי מאפיינים אנוניים. השימוש בקטיונים מסייע בהפקדה ובספיחה, משפר את הישירות והזיקה לשיער, ויש לו אפקט מיזוג מסוים. תרכובות אמוניום פוליקווטרנריות מספקות את הקישור, יכולת העיבוד והחוזק האופייניים לטווח ארוך-, הייחודיים לקצפי שיער מוס. קופולימרים כאלה נמצאים בשימוש נרחב בשטיפות מיזוג שיער, שמפו וקרמים, כמו גם מוצרי מוס לעיצוב כללי. הם הופכים שיער רטוב לקל לסירוק מבלי להסתבך, וכשהשיער מתייבש, הוא באופן טבעי אוורירי, מבריק ומתולתל, בדיוק כמו התסרוקת כאשר שיער רטוב.
השימוש בתרכובות אמוניום פוליקווטרנריות מבוססות PVP- היה גורם המפתח להצלחה הפתאומית של קצפי שיער מוס בתחילת שנות ה-80. על פי דוח איגוד הקוסמטיקה, הטואלטיקה והריח (CTFA), polyquaternium-11, polyquaternium-16, polyquaternium-28, polyquaternium-55 וכו', המשמשים בחומרי עיצוב שיער, הם כולם קופולימרים של מלחי NVP ומלחי אמוניום רבעוני. לדוגמה, polyquaternium-16 מייצג ארבעה פולימרים: PVP/DMAEMA אמוניום כלוריד, PVP/quaternized vinyl imidazole, PVP/DMAEMA ethyl sulfate וכו', בעלי יכולות סירוק ועיצוב טובות מאוד.
קופולימרים שנוצרו על ידי NVP ואמידים
NVP עצמו שייך לקבוצת החומרים לקטמים, ותכונותיו דומות לאלו של אמידים, ויש לו תאימות טובה. בחירה באמידים עם יותר קבוצות מתיל כקומונומרים יכולה להפחית את ספיגת המים של PVP תוך שמירה על הביצועים המקוריים שלו. התאמת היחס בין NVP לאמידים בקופולימר, או בחירה שונים, יכולה לשנות את המסיסות, הצמיגות ותכונות ביצועים אחרות של שרף הקופולימר. ניתן גם להתאים את המסיסות, הצמיגות ותכונות הביצועים האחרות של שרף הקופולימר על ידי התאמת יחס ההרכב של NVP לקומונומרים בשרף, כגון קופולימר ויניל קפרולקטאם/VP/דימתילאמינואתיל מתאקרילט, שבו מונומר ויניל קפרולקטם יש שתי קבוצות מתיל יותר מ-PVP, ויש לו תאימות מצוינת עם פחמימנים. השימוש בו יכול גם להפחית את ההיגרוסקופיות של הפולימר. מונומר נוסף, dimethylaminoethyl methacrylate, יכול להגביר את יכולת שימור התלתלים של הפולימר על השיער, מה שיכול להפחית את כמות הפולימר בשימוש. הרכיבים VP ו-dimethylaminoethyl methacrylate בקופולימר מסיסים במים- ובעלי זיקה טובה, בעוד שלוויניל קפרולקטם יש תכונות מעולות של-יצירת סרט וקיבוע שיער, כך שניתן להפחית את כמות הפולימר היוצר סרט-בשימוש, בעוד שימור תלתלי השיער שלו עדיין טוב מאוד. התאימות של קופולימר זה לפרופילן/בוטן היא עד 70%. ברגע שהשיער יטופל במוצרים שנוסחו איתו, הוא יראה תלתלים "רטובים" ומבריקים ברגע שהוא יבש לחלוטין. טווח המסיסות של טרפולימר זה רחב ביותר וניתן להשתמש בו בכל סוגי התכשירים לעיצוב שיער. הוא משלב עיצוב ומיזוג באחד, והוא סוג חדש של פולימר-היוצר סרט עם סיכויי פיתוח גדולים.
תַקצִיר
מאז PVP החליף shellac טבעי כשרף עיצוב, מגמת הפיתוח והסטטוס הנוכחי של מוצרי שרף עיצוב PVP הם בערך כדלקמן:
(1) מהומופולימר PVP יחיד לקופולימר עם ביצועים גבוהים של PVP- שנוצר על ידי קופולימריזציה של מונומרים מרובים
(2) מדרישת פונקציית עיצוב יחידה לפולימר עיצוב עם דרישות מרובות-פונקציונליות כגון מיזוג ועמידות בפני קרינת UV.
(3) בשל צורכי הגנת הסביבה, התוכן של תרכובות אורגניות נדיפות (VOC) בחומרי הדחף שרף לגודל מוגבל. לכן, בעת תכנון וסינתזה של שרפים לגודל סדרת PVP, כיצד לשפר את התאימות שלהם (מסיסות פחמימנים ומסיסות במים) והתאימות הפכה לשיקול הכרחי ולמוקד מחקר.