一種可交聯(lián)的季銨鹽類水溶性陽離子單體及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可交聯(lián)的水溶性陽離子單體及其制備方法和應(yīng)用。現(xiàn)有的季銨鹽類水溶性陽離子單體一般都采用將天然高分子聚合物進(jìn)行陽離子化或?qū)误w先聚合然后再陽離子化這兩種方法，但是這兩種方法所得到的聚合物的陽離子化度都較低，達(dá)不到工業(yè)上所需求的性能。本發(fā)明所述的可交聯(lián)的水溶性陽離子單體是由烷基仲胺、環(huán)氧鹵丙烷、烯丙基叔胺和稀酸為原料通過取代反應(yīng)、開環(huán)反應(yīng)以及脫溶劑等步驟制備得到。本發(fā)明可交聯(lián)的水溶性陽離子單體可與烯屬不飽和共聚單體聚合成可交聯(lián)的共聚物或均聚物，以其為基的均聚物和共聚物具有陽離子含量高且可調(diào)、分子量大、陽離子度高、能在水中很好地溶解并且能與多種極性物質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈的分子間相互作用等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種可交聯(lián)的季銨鹽類水溶性陽離子單體及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于陽離子單體領(lǐng)域，涉及可交聯(lián)的水溶性季銨鹽類陽離子化合物，尤其是一種兩端可聚合且?guī)Ы宦?lián)基團(tuán)(羥基)的季銨鹽類水溶性陽離子單體及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]陽離子聚合物是一種重要的功能性高分子材料，其在大分子結(jié)構(gòu)中具有陽離子特性，因而在許多領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。陽離子聚合物常見的應(yīng)用領(lǐng)域包括:在紡織染整行業(yè)中作為固色劑、抗靜電劑和殺菌劑；在日用化工行業(yè)中作為防染料串色劑、護(hù)色劑、抗靜電柔軟劑和抗菌劑等；在造紙行業(yè)中作為紙張?jiān)鰪?qiáng)劑、印刷油墨助留劑等；在污水處理中作為陽離子絮凝劑、污泥脫水劑；在油田行業(yè)中作為鉆井液、油田乳化劑等。
[0003]目前，研究較多的陽離子聚合物有季銨鹽聚合物、季磷鹽聚合物和季硫鹽聚合物，應(yīng)用最廣、產(chǎn)品種類最多的是季銨鹽聚合物。從目前的合成技術(shù)看，工業(yè)上這類陽離子聚合物的制備一般都采用將天然高分子聚合物進(jìn)行陽離子化或?qū)误w先聚合然后再陽離子化這兩種方法，但是這兩種方法所得到的聚合物的陽離子化度都較低，達(dá)不到工業(yè)上所需求的性能。因此為了提高產(chǎn)品的陽離子化度，最好的辦法就是合成可聚合的陽離子性單體然后再進(jìn)行聚合，這樣不僅聚合物的陽離子度高，而且分子量和陽離子度都可調(diào)。目前常用的陽離子聚合單體主要有:二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)、甲基丙烯酰氧乙基二甲基氯化銨(DMAEMA)、表氯醇和丙烯酰胺等。如Daniher等人用DMDAAC = N-羥甲基丙烯酰胺=80:20的共聚物作為固色劑用， 結(jié)果表明，該物質(zhì)對直接染料的固色作用很好，白布沾色可由未用固色劑處理時(shí)的3級(jí)提高到4~5級(jí)；呂生華等人把丙烯酰胺(AM)同DMDAAC的共聚物用作絮凝劑，具有良好絮凝效果，這類聚合物還被用于洗發(fā)香波中；張龍等人合成的丙烯酞胺與丙烯酞氧乙基二甲基氯化銨的陽離子共聚物，具有很好的絮凝能力，其絮凝作用明顯優(yōu)于無機(jī)絮凝劑；馬喜平等人還以環(huán)氧氯丙烷、多乙烯多胺為原料，合成了有機(jī)陽離子聚合物，并對它的防膨、絮凝和緩蝕等性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)聚合物對粘土水化膨脹有很好的抑制性等。
[0004]隨著工業(yè)的發(fā)展，尤其是新興行業(yè)的不斷出現(xiàn)，人們對季銨鹽型陽離子聚合物的需求量也會(huì)大大增加，與需求量相比，國內(nèi)對新型季銨鹽陽離子聚合物的研究還顯得比較少，而且大多只局限于DMDAAC、AM、表氯醇等常見的單體，大部分性能更好、結(jié)構(gòu)更新穎的陽離子單體主要依賴進(jìn)口。這些因素都不同程度地制約了國內(nèi)季銨鹽型陽離子聚合物的研究與開發(fā)的進(jìn)展。因此為適應(yīng)我國現(xiàn)代工業(yè)的需要，開發(fā)新型的可聚合的陽離子單體已然顯得十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一在于提供一種可聚合、能在水中很好地溶解并且能與多種極性物質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈的分子間相互作用的季銨鹽類水溶性陽離子單體。
[0006]為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種可交聯(lián)的季銨鹽類水溶性陽離子單體，其為具有式(I)所示結(jié)構(gòu)的化合物:
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種可交聯(lián)的季銨鹽類水溶性陽離子單體，其為具有式(I)所示結(jié)構(gòu)的化合物:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可交聯(lián)的季銨鹽類水溶性陽離子單體，其特征在于，所述的R1和R2分別獨(dú)立選自C1~C3烷基中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可交聯(lián)的季銨鹽類水溶性陽離子單體，其特征在于，所述的X為Cl或Br。
4.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述季銨鹽類水溶性陽離子單體的制備方法，其由式I所示的烷基仲胺、式II所示的環(huán)氧鹵丙烷、式III所示的烯丙基叔胺經(jīng)取代、開環(huán)、脫溶劑步驟合成出季銨鹽類水溶性陽離子單體，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其包括下列步驟:1)常溫下添加環(huán)氧鹵丙烷和水，并升高溫度至30~50°C，滴加質(zhì)量濃度為33~50%的烷基仲胺水溶液，滴完后在30~50°C下保溫反應(yīng)8~10小時(shí)，再減壓蒸餾除去未反應(yīng)的單體及水，得化合物IV ；2)將步驟I)得到的化合物IV降溫至20°C以下，加入稀酸調(diào)節(jié)物料pH值至4~5，滴加烯丙基叔胺并控制體系溫度為30~50°C，滴完后在30~50°C下保溫反應(yīng)8~10h，再減壓蒸餾以除去未反應(yīng)的單體及水，得到所述可交聯(lián)的季銨鹽類水溶性陽離子單體； 在前述步驟中，烷基仲胺、環(huán)氧鹵丙烷和烯丙基叔胺的摩爾比為:1.0:2.0~`2.8:2.0~3.0，稀酸用量為物料總量的5~13wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述的稀酸選用質(zhì)量濃度為36.5%的鹽酸水溶液或質(zhì)量濃度為33%的冰醋酸水溶液中的一種或兩種組合。
7.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述季銨鹽類水溶性陽離子單體進(jìn)行聚合得到的陽離子聚合物作為固色劑應(yīng)用于棉織物的固色加工整理，其特征在于，采用浸潰法或浸軋法處理工藝，采用浸潰法處理時(shí)，固色劑用量為0.5~5.0%，浴比為1:5~50，工作液pH值為5.0~7.0，固色溫度為40~70°C，固色時(shí)間為20~30min ;采用浸軋法處理時(shí)，固色劑用量為I~`50g/l，帶液率為30~150%，焙烘溫度為100~170°C。
8.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述季銨鹽類水溶性陽離子單體進(jìn)行聚合得到的陽離子聚合物作為染料的絡(luò)合物應(yīng)用于棉織物的皂洗劑中，其特征在于，所聚合得到的陽離子聚合物直接復(fù)配到皂洗劑中，陽離子聚合物的用量為皂洗劑總質(zhì)量的0.1~2.0%。
9.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所 述季銨鹽類水溶性陽離子單體進(jìn)行聚合得到的陽離子聚合物作為護(hù)色劑應(yīng)用于洗滌劑中，其特征在于，所聚合得到的陽離子聚合物直接復(fù)配到洗滌劑中，陽離子聚合物的用量為洗滌劑總質(zhì)量的0.1~1.0%。
10.權(quán)利要求7-9任一 項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，所述陽離子聚合物的聚合方法如下:在常溫下加入所述的水溶性陽離子單體和水并升溫至80~85°C，滴加引發(fā)劑，在80~`85°C下保溫反應(yīng)3~5h，降溫，出料，即可得到所需的陽離子聚合物，所述的引發(fā)劑選用質(zhì)量濃度為50%的雙氧水、偶氮二異丁腈鹽酸鹽、過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸銨與亞硫酸氫鈉按摩爾比為3:1的組合物，引發(fā)劑的用量為單體總量的0.1~1.5wt%。
【文檔編號(hào)】C07C215/40GK103922944SQ201410128942
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】張紅燕, 金鮮花, 項(xiàng)寶軍, 張麗陽 申請人:浙江傳化股份有限公司, 杭州傳化日用品有限公司