專利名稱：聚二甲基二烯丙基氯化銨單鏈單晶及其制備方法
所屬領域本發(fā)明屬于高分子單鏈單晶技術領域，特別提供了一種聚二甲基二烯丙基氯化銨單鏈單晶及其制備方法。
背景技術：
大分子單鏈單晶是一個新的聚合物結晶形態(tài)。一般說來，分子凝聚態(tài)是許多分子通過分子與分子之間的相互作用力而凝聚在一起所形成的狀態(tài)。對于小分子，一個孤立的分子談不上什么分子間的相互作用；但是對于一個高分子鏈，由于它包含有成千上萬個單體單元，每個單體單元相當于一個小分子。所以，即便是孤立的單根高分子鏈仍然存在鏈單元間的相互作用，這也就是單根分子鏈有可能形成凝聚態(tài)的根本原因。首次觀察到聚合物的單鏈單晶是聚氧化乙烯單晶。近幾年來，等規(guī)聚苯乙烯、聚環(huán)氧乙烷，順式1，4-聚丁二烯，反式1，4-聚異戊二烯，偏氟乙烯等單鏈單晶也已見報道。但尚未見到關于聚二甲基二烯丙基氯化銨單鏈單晶的報道。
二甲基二烯丙基氯化銨(diallyldimethylammonium chloride簡寫DMDAAC)的均聚物(polydiallyldimethylammonium chloride簡寫PDMDAAC)是一種水溶性陽離子聚合物，具有正電荷密度高、水溶性好、分子量易于控制、高效無毒、造價低廉等優(yōu)點，被廣泛應用于石油開采、造紙、采礦、紡織印染、日用化工以及水處理等領域，成為當代化學界的一大研究熱點。雖然國內外自50年代就對其進行了大量的研究，但多為對其共聚，絮凝等方面的介紹；而對其具有規(guī)整結構的單晶聚合物尚未見報道。本發(fā)明利用蒙脫土模板法首次制備并觀察到單鏈單晶聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)，填補了國內聚合物單鏈單晶領域的一項空白。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種以蒙脫土為模板制備的聚合物單鏈單晶及其制備方法。解決了季銨鹽類聚合物單鏈單晶的技術難題。
本發(fā)明制備出聚二甲基二烯丙基氯化銨的單鏈單晶，得到的聚二甲基二烯丙基氯化銨單晶晶體結構為單斜晶系，其晶軸a＝16.471，b＝10.992，c＝11.597；α＝90°，β＝104.8°，γ＝90°。其中，a、b、c為晶軸，α、β、γ為晶面間夾角。
通過透射電鏡局部電子衍射驗證，觀察到清晰的六角形單晶衍射花樣點陣，嚴格區(qū)分于以往制備得到的非晶聚二甲基二烯丙基氯化銨的彌散環(huán)。利用X射線粉末衍射圖譜，通過電子計算機程序進行大量反復嘗試求解，得到的聚二甲基二烯丙基氯化銨單晶晶體結構為單斜晶系，具體指標是a＝16.471，b＝10.992，c＝11.597；α＝90°，β＝104.8°，γ＝90°。其中，a、b、c為晶軸，α、β、γ為晶面間夾角。聚合物單鏈單晶可能的成因是單體二甲基二烯丙基氯化銨插層組裝到MMT層間，加入引發(fā)劑后，單體在MMT模板內發(fā)生聚合反應。由于單體二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)在模板的限域空間分子排布受到限制，呈單層有序結構排列，故聚合后生成完全有別于自由空間下的無規(guī)狀態(tài)，而得到單鏈單晶。
具體制備過程如下A.將二甲基二烯丙基氯化銨單體(monomer)加入到蒙脫土水溶液中，溶液中單體濃度通常為0.1-10.0wt％，蒙脫土濃度為1.0-10.0wt％。室溫攪拌6～24小時進行離子交換。然后用去離子水清洗除去模板外的單體，再在60～80℃干燥18～48h，得到層間客體為所插入二甲基二烯丙基氯化銨單體的蒙脫土(MMT-DMDAAC)。
B.將步驟A得到MMT-DMDAAC分散到去離子水中，模板濃度為1.0-10.0wt％，加入引發(fā)劑K2S2O8，引發(fā)劑濃度為0.1-10.0wt％，加熱反應2～48h，反應溫度為40～80℃，使模板內的陽離子單體發(fā)生聚合反應，然后過濾、洗滌，并在60～80℃干燥18～48小時，得到層間客體為聚合物的蒙脫土(MMT-PDMDAAC)。
C.用濃度為1.0-40.0wt％氫氟酸將步驟B得到的蒙脫土的層板溶解，得到澄清的水溶液，將此水溶液逐滴加入到丙酮中，靜止1～24h后，出現淡黃色沉淀，離心該渾濁溶液，將底部沉淀分離出來，無水乙醇洗滌；在室溫下干燥18～48h。得到白色粉末PDMDAAC。利用X射線粉末衍射圖譜，電子計算機程序指標化，得到單晶是單斜晶系，具體指標是a＝16.471，b＝10.992，c＝11.597；α＝90°，β＝104.8°，γ＝90°。
本發(fā)明的優(yōu)點在于首次制備出聚二甲基二烯丙基氯化銨的單鏈單晶，并分析出其晶體結構。
具體實施例方式
實施例1A.將10g CEC＝100mmol/100g鈉基蒙脫土加入到三口瓶中，倒入200ml去離子水，室溫攪拌0.5h。將二甲基二烯丙基氯化銨DMDAAC16ml緩慢滴入，25℃攪拌24h。離心，洗滌至濾液滴入AgNO3溶液中不產生白色沉淀為止。70℃干燥20h，得到MMT-DMDAAC模板。
B.稱取單體二甲基二烯丙基氯化銨聚合反應的引發(fā)劑K2S2O81.081g，用250ml去離子水配制成水溶液；將步驟A得到的模板分散在該溶液中，加熱反應20h，反應溫度為80℃，使模板內的單體進行聚合，過濾、洗滌，在70℃干燥20h，得到層間客體為聚合物的蒙脫土MMT-PDMDAAC。
C.用10％氫氟酸將步驟B得到的蒙脫土的層板溶掉，得到澄清的水溶液，將此水溶液逐滴加入到丙酮中，靜止1h后，出現淡黃色沉淀，離心該渾濁溶液，將底部沉淀分離出來，無水乙醇洗滌。在40℃下干燥24h，得到白色粉末PDMDAAC。對該產物進行XRD、TEM、SAED測試，結果表明產物為PDMDAAC單鏈單晶。利用X射線粉末衍射圖譜，電子計算機程序指標化，得到單晶是單斜晶系，具體指標是a＝16.471，b＝10.992，c＝11.597；α＝90°，β＝104.8°，γ＝90°。
權利要求
1.一種聚二甲基二烯丙基氯化銨單鏈單晶，其特征在于聚二甲基二烯丙基氯化銨單晶晶體結構為單斜晶系，其晶軸a＝16.471，b＝10.992，c＝11.597；α＝90°，β＝104.8°，γ＝90°；其中，a、b、c為晶軸，α、β、γ為晶面間夾角。
2.一種制備照權利要求1所述的聚二甲基二烯丙基氯化銨單鏈單晶的方法，其特征在于a.將二甲基二烯丙基氯化銨單體加入到蒙脫土水溶液中，溶液中單體濃度通常為0.1-10.0wt％，蒙脫土濃度為1.0-10.0wt％，室溫攪拌6～24小時進行離子交換，然后用去離子水清洗除去模板外的單體，再在60～80℃干燥18～48h，得到層間客體為所插入二甲基二烯丙基氯化銨單體的蒙脫土；b.將步驟a得到MMT-DMDAAC分散到去離子水中，模板濃度為1.0-10.0wt％，加入引發(fā)劑K2S2O8，引發(fā)劑濃度為0.1-10.0wt％，加熱反應2～48h，反應溫度為40～80℃，使模板內的陽離子單體發(fā)生聚合反應，然后過濾、洗滌，并在60～80℃干燥18～48小時，得到層間客體為聚合物的蒙脫土；c.用濃度為1.0-40.0wt％氫氟酸將步驟b得到的蒙脫土的層板溶解，得到澄清的水溶液，將此水溶液逐滴加入到丙酮中，靜止1～24h后，出現淡黃色沉淀，離心該渾濁溶液，將底部沉淀分離出來，無水乙醇洗滌；在室溫下干燥18～48h，得到白色粉末PDMDAAC。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聚二甲基二烯丙基氯化銨單鏈單晶及其制備方法，屬于高分子單鏈單晶技術領域。其特征在于聚二甲基二烯丙基氯化銨單晶晶體結構為單斜晶系，其晶軸a＝16.471，b＝10.992，c＝11.597；α＝90°，β＝104.8°，γ＝90°；其中，a、b、c為晶軸，α、β、γ為晶面間夾角。本發(fā)明的優(yōu)點在于首次制備出聚二甲基二烯丙基氯化銨的單鏈單晶，并分析出其晶體結構。
文檔編號C30B29/54GK1865540SQ20061001176
公開日2006年11月22日 申請日期2006年4月21日 優(yōu)先權日2006年4月21日
發(fā)明者王戈, 楊穆, 馮莉 申請人:北京科技大學