一种可交联的季铵盐类水溶性阳离子单体及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种可交联的水溶性阳离子单体及其制备方法和应用。现有的季铵盐类水溶性阳离子单体一般都采用将天然高分子聚合物进行阳离子化或将单体先聚合然后再阳离子化这两种方法，但是这两种方法所得到的聚合物的阳离子化度都较低，达不到工业上所需求的性能。本发明所述的可交联的水溶性阳离子单体是由烷基仲胺、环氧卤丙烷、烯丙基叔胺和稀酸为原料通过取代反应、开环反应以及脱溶剂等步骤制备得到。本发明可交联的水溶性阳离子单体可与烯属不饱和共聚单体聚合成可交联的共聚物或均聚物，以其为基的均聚物和共聚物具有阳离子含量高且可调、分子量大、阳离子度高、能在水中很好地溶解并且能与多种极性物质发生强烈的分子间相互作用等优点。
【专利说明】一种可交联的季铵盐类水溶性阳离子单体及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于阳离子单体领域，涉及可交联的水溶性季铵盐类阳离子化合物，尤其是一种两端可聚合且带交联基团(羟基)的季铵盐类水溶性阳离子单体及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]阳离子聚合物是一种重要的功能性高分子材料，其在大分子结构中具有阳离子特性，因而在许多领域都得到广泛的应用。阳离子聚合物常见的应用领域包括:在纺织染整行业中作为固色剂、抗静电剂和杀菌剂；在日用化工行业中作为防染料串色剂、护色剂、抗静电柔软剂和抗菌剂等；在造纸行业中作为纸张增强剂、印刷油墨助留剂等；在污水处理中作为阳离子絮凝剂、污泥脱水剂；在油田行业中作为钻井液、油田乳化剂等。
[0003]目前，研究较多的阳离子聚合物有季铵盐聚合物、季磷盐聚合物和季硫盐聚合物，应用最广、产品种类最多的是季铵盐聚合物。从目前的合成技术看，工业上这类阳离子聚合物的制备一般都采用将天然高分子聚合物进行阳离子化或将单体先聚合然后再阳离子化这两种方法，但是这两种方法所得到的聚合物的阳离子化度都较低，达不到工业上所需求的性能。因此为了提高产品的阳离子化度，最好的办法就是合成可聚合的阳离子性单体然后再进行聚合，这样不仅聚合物的阳离子度高，而且分子量和阳离子度都可调。目前常用的阳离子聚合单体主要有:二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、甲基丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵(DMAEMA)、表氯醇和丙烯酰胺等。如Daniher等人用DMDAAC = N-羟甲基丙烯酰胺=80:20的共聚物作为固色剂用， 结果表明，该物质对直接染料的固色作用很好，白布沾色可由未用固色剂处理时的3级提高到4~5级；吕生华等人把丙烯酰胺(AM)同DMDAAC的共聚物用作絮凝剂，具有良好絮凝效果，这类聚合物还被用于洗发香波中；张龙等人合成的丙烯酞胺与丙烯酞氧乙基二甲基氯化铵的阳离子共聚物，具有很好的絮凝能力，其絮凝作用明显优于无机絮凝剂；马喜平等人还以环氧氯丙烷、多乙烯多胺为原料，合成了有机阳离子聚合物，并对它的防膨、絮凝和缓蚀等性能进行研究，发现聚合物对粘土水化膨胀有很好的抑制性等。
[0004]随着工业的发展，尤其是新兴行业的不断出现，人们对季铵盐型阳离子聚合物的需求量也会大大增加，与需求量相比，国内对新型季铵盐阳离子聚合物的研究还显得比较少，而且大多只局限于DMDAAC、AM、表氯醇等常见的单体，大部分性能更好、结构更新颖的阳离子单体主要依赖进口。这些因素都不同程度地制约了国内季铵盐型阳离子聚合物的研究与开发的进展。因此为适应我国现代工业的需要，开发新型的可聚合的阳离子单体已然显得十分必要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的之一在于提供一种可聚合、能在水中很好地溶解并且能与多种极性物质发生强烈的分子间相互作用的季铵盐类水溶性阳离子单体。
[0006]为达上述目的，本发明采用的技术方案如下:一种可交联的季铵盐类水溶性阳离子单体，其为具有式(I)所示结构的化合物:
[0007]
【权利要求】
1.一种可交联的季铵盐类水溶性阳离子单体，其为具有式(I)所示结构的化合物:
2.根据权利要求1所述的可交联的季铵盐类水溶性阳离子单体，其特征在于，所述的R1和R2分别独立选自C1~C3烷基中的一种。
3.根据权利要求1所述的可交联的季铵盐类水溶性阳离子单体，其特征在于，所述的X为Cl或Br。
4.权利要求1-3任一项所述季铵盐类水溶性阳离子单体的制备方法，其由式I所示的烷基仲胺、式II所示的环氧卤丙烷、式III所示的烯丙基叔胺经取代、开环、脱溶剂步骤合成出季铵盐类水溶性阳离子单体，
5.根据权利要求4所述的制备方法，其包括下列步骤:1)常温下添加环氧卤丙烷和水，并升高温度至30~50°C，滴加质量浓度为33~50%的烷基仲胺水溶液，滴完后在30~50°C下保温反应8~10小时，再减压蒸馏除去未反应的单体及水，得化合物IV ；2)将步骤I)得到的化合物IV降温至20°C以下，加入稀酸调节物料pH值至4~5，滴加烯丙基叔胺并控制体系温度为30~50°C，滴完后在30~50°C下保温反应8~10h，再减压蒸馏以除去未反应的单体及水，得到所述可交联的季铵盐类水溶性阳离子单体； 在前述步骤中，烷基仲胺、环氧卤丙烷和烯丙基叔胺的摩尔比为:1.0:2.0~`2.8:2.0~3.0，稀酸用量为物料总量的5~13wt%。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的稀酸选用质量浓度为36.5%的盐酸水溶液或质量浓度为33%的冰醋酸水溶液中的一种或两种组合。
7.权利要求1-3任一项所述季铵盐类水溶性阳离子单体进行聚合得到的阳离子聚合物作为固色剂应用于棉织物的固色加工整理，其特征在于，采用浸溃法或浸轧法处理工艺，采用浸溃法处理时，固色剂用量为0.5~5.0%，浴比为1:5~50，工作液pH值为5.0~7.0，固色温度为40~70°C，固色时间为20~30min ;采用浸轧法处理时，固色剂用量为I~`50g/l，带液率为30~150%，焙烘温度为100~170°C。
8.权利要求1-3任一项所述季铵盐类水溶性阳离子单体进行聚合得到的阳离子聚合物作为染料的络合物应用于棉织物的皂洗剂中，其特征在于，所聚合得到的阳离子聚合物直接复配到皂洗剂中，阳离子聚合物的用量为皂洗剂总质量的0.1~2.0%。
9.权利要求1-3任一项所 述季铵盐类水溶性阳离子单体进行聚合得到的阳离子聚合物作为护色剂应用于洗涤剂中，其特征在于，所聚合得到的阳离子聚合物直接复配到洗涤剂中，阳离子聚合物的用量为洗涤剂总质量的0.1~1.0%。
10.权利要求7-9任一 项所述的应用，其特征在于，所述阳离子聚合物的聚合方法如下:在常温下加入所述的水溶性阳离子单体和水并升温至80~85°C，滴加引发剂，在80~`85°C下保温反应3~5h，降温，出料，即可得到所需的阳离子聚合物，所述的引发剂选用质量浓度为50%的双氧水、偶氮二异丁腈盐酸盐、过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸铵与亚硫酸氢钠按摩尔比为3:1的组合物，引发剂的用量为单体总量的0.1~1.5wt%。
【文档编号】C07C215/40GK103922944SQ201410128942
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】张红燕, 金鲜花, 项宝军, 张丽阳 申请人:浙江传化股份有限公司, 杭州传化日用品有限公司