本發(fā)明涉及一種兩性離子單體及其制備方法，其特別涉及一種3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽及其制備方法，所述3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽用于高分子材料的接枝改性、或用作制備離聚物的兩性離子單體，屬于功能高分子材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

0、技術(shù)背景

1、以間苯二胺和均苯三甲酰氯為單體的聚合沉積在支撐膜表面上而制成的反滲透、納濾和微濾膜是目前常用的聚酰胺復(fù)合膜商品化品種，其具有良好的分離性能、較高的機械強度以及較寬的溫度和ph耐受范圍，廣泛應(yīng)用于海水淡化、苦咸水脫鹽、工業(yè)污水處理、純凈水生產(chǎn)等行業(yè)領(lǐng)域。然而是在海水淡化中的棘手問題是海洋生物對膜的生物污染和活性氯對膜芳香聚酰胺層的化學(xué)降解。所述膜海洋生物污染指的是海水微生物在復(fù)合膜表面的粘附、生長、繁殖而形成異常頑固的生物層，難以人工清理，嚴重影響復(fù)合膜的工作效率；為了解決海水淡化或污水處理過程中微生物對芳香聚酰胺復(fù)合膜的生物污染，必須對海水等進行通氯預(yù)處理滅活。然而，由于海水中殘存微量氯和氯氧化物對芳香聚酰胺活性層的化學(xué)破壞，又大大縮短了芳香聚酰胺復(fù)合膜的使用性能和壽命。因此，如何既能有效地控制和減輕芳香聚酰胺復(fù)合膜污染，又可保證芳香聚酰胺復(fù)合膜的化學(xué)穩(wěn)定性，一直是芳香聚酰胺復(fù)合膜技術(shù)領(lǐng)域的重要研究課題。

2、多年以來，多國研究者已經(jīng)開發(fā)了多種制膜策略和改性手段。其中發(fā)現(xiàn)在芳香聚酰胺層上接枝引入磺酸基甜菜堿，對于提高膜防污能力是有顯效的。一方面磺酸基甜菜堿具有優(yōu)良的親水性，提升膜的滲透性，促進水分子透膜傳輸；同時厚層適當(dāng)?shù)幕撬峄鸩藟A在膜表面結(jié)合大量水分子而形成水化層，阻止微生物或無機鹽在膜表面上的黏附或沉積，保證膜的抗污能力。提高芳香聚酰胺復(fù)合膜耐氯性能的方法也有許多種，其中較為方便有效方法是復(fù)合膜表面接枝阻氯結(jié)構(gòu)或耗氯單元。

3、雖然芳香聚酰胺復(fù)合膜表面改性需要增加額外的制膜步驟,操作工序延長，但是膜表面接枝方法幾乎對其原有芳香聚酰胺活性分離層的結(jié)構(gòu)不會造成顯著影響，膜的截留性能基本保持不變。但是如果膜表面接枝選材不當(dāng)，會造成膜網(wǎng)孔淤塞，膜的傳質(zhì)阻力往往會有所增加，導(dǎo)致膜水通量降低。據(jù)此，結(jié)合芳香聚酰胺復(fù)合膜表面改性的目的和要求，本發(fā)明人設(shè)計3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽，在溫和條件下，其能夠與表面含有氨基的芳香聚酰胺復(fù)合膜進行開環(huán)反應(yīng)，以單分子層方式、高密度的效果在芳香聚酰胺復(fù)合膜表面上一步接枝不飽和磺基甜菜堿，為同步提高芳香聚酰胺復(fù)合膜表面的親水性、殺菌防污性能和耐氯性能奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽，其具有通式(ⅰ)所示化學(xué)結(jié)構(gòu)：

2、

3、其中通式(ⅰ)中的r選取c1～c18烴基。

4、本發(fā)明所述的3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽的具體制備方法如下所述：分別稱取溶劑、n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基胺、1,3-丙磺酸內(nèi)酯和阻聚劑于反應(yīng)釜中，n2保護下，調(diào)控反應(yīng)釜內(nèi)物料溫度30～90℃，攪拌反應(yīng)6～60小時，后降低反應(yīng)產(chǎn)物體系溫度至室溫，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，制得所述3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽。

5、其中所述溶劑的用量是n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基胺和1,3-丙磺酸內(nèi)酯質(zhì)量之和的0～5.0倍，所述1,3-丙磺酸內(nèi)酯的用量是n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基胺摩爾量的1.0～1.5倍，所述阻聚劑的用量是n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基胺質(zhì)量的0.3～3％。

6、所述溶劑選取n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基胺、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇、乙醚、四氫呋喃、1,4-二氧六環(huán)、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、乙腈、氯仿、1,2-二氯乙烷、四氯化碳、甲苯、氯苯、二甲亞砜、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺或n,n-二甲基乙酰胺中的一種或兩種以上。

7、所述n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基胺中的烴基指的是c1～c18烴基。

8、所述阻聚劑指的是對苯二酚、對甲氧基苯酚、叔丁基對苯二酚、2,6-二丁基對苯二酚、2,6-二叔丁基對甲苯酚或2,4,6-三叔丁基苯酚中的一種或兩種以上。

9、本發(fā)明提供3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽的有益效果是：

10、①本發(fā)明提供的所述3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽，可用作聚烯烴等高分子材料表面的自由基接枝功能單體，也可以混入丙烯酸酯、丙烯腈或其它烯烴單體的共聚，同時賦予所得高分子材料的兩性離子化、親水性、抗菌性等功能效果。

11、②本發(fā)明提供的所述3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽，可用于高分子鏈結(jié)構(gòu)中含有氨基或羥基的淀粉、纖維素、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚烯烴或聚醚等的開環(huán)接枝改性，由此所制的新功能高分子材料在酸堿環(huán)境中的化學(xué)穩(wěn)定性高。

12、③本發(fā)明所述3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽在水或小分子醇中的溶解性高，對所述高分子材料的接枝過程可在水相中完成，避免了高分子材料接枝過程的voc產(chǎn)生。

13、④制備本發(fā)明所述3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽所需原料均為工業(yè)品，原料易得，制法簡單，工藝過程安全高效。

14、⑤本發(fā)明所述3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽用作兩性離子功能單體的結(jié)構(gòu)科學(xué)、功能全面、技術(shù)優(yōu)化、性能優(yōu)越。

技術(shù)特征：

1.一種3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽，其特征在于具有通式(ⅰ)所示化學(xué)結(jié)構(gòu)：

2.一種制備權(quán)利要求1所述3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽的方法，其特征在于所述3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽的制備方法是采用如下方法實現(xiàn)的：分別稱取溶劑、n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基胺、1,3-丙磺酸內(nèi)酯和阻聚劑于反應(yīng)釜中，n2保護下，調(diào)控反應(yīng)釜內(nèi)物料溫度30~90℃，攪拌反應(yīng)6~60小時，后降低反應(yīng)產(chǎn)物體系溫度至室溫，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，制得所述3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽；

3.依照權(quán)利要求2所述3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽的制備方法，其特征在于所述溶劑選取n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基胺、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇、乙醚、四氫呋喃、1,4-二氧六環(huán)、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、乙腈、氯仿、1,2-二氯乙烷、四氯化碳、甲苯、氯苯、二甲亞砜、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺或n,n-二甲基乙酰胺中的一種或兩種以上。

4.依照權(quán)利要求2所述3-(n-縮水甘油基-n-烴基-n-烯丙基銨基)丙基-1-磺酸鹽的制備方法，其特征在所述阻聚劑指的是對苯二酚、對甲氧基苯酚、叔丁基對苯二酚、2,6-二丁基對苯二酚、2,6-二叔丁基對甲苯酚或2,4,6-三叔丁基苯酚中的一種或兩種以上。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種3?(N?縮水甘油基?N?烴基?N?烯丙基銨基)丙基?1?磺酸鹽，其既可用作聚烯烴等高分子材料表面的自由基接枝功能單體，或混入丙烯酸酯、丙烯腈或其它烯烴單體的共聚，同時賦予所得高分子材料的兩性離子化、親水性、抗菌性、防污性等功能效果；也可用于結(jié)構(gòu)中含有氨基或羥基的淀粉、纖維素、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚烯烴或聚醚等高分子材料的開環(huán)接枝改性，由此所制的新功能高分子材料在酸堿環(huán)境中的化學(xué)穩(wěn)定性高。

技術(shù)研發(fā)人員：劉霖,葉寧辰,楊孝軒,李擎,余行康,高自菲,王德科,馬娟娟,張?zhí)锪?br/>受保護的技術(shù)使用者：江蘇海洋大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10