一種2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨開環(huán)聚合的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體的說是一種2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨開環(huán)聚合的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(ETA)是一種反應(yīng)活性體，分子內(nèi)既存在季銨陽離子，又含有反應(yīng)活性很高的環(huán)氧基團(tuán)，在一定條件下可通過開環(huán)聚合生成聚醚季銨鹽類高聚物。聚醚季銨鹽是一種新型高分子材料，其分子鏈上帶有正電荷，水溶性好，具有高效低毒的特點(diǎn)，對人體器官皮膚無腐蝕刺激，殺菌效果好，是新型的非氧化性殺菌劑。該產(chǎn)品還兼有粘泥剝離、浮選、侵蝕和破乳等功能，可用于工業(yè)循環(huán)水中，亦可作為多功能污水處理劑用于工業(yè)污水處理中，尤其在油田采油過程的回注水處理中有重要應(yīng)用。有關(guān)2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨開環(huán)聚合方法的研究近年有報(bào)道，但反應(yīng)副產(chǎn)物較多，聚醚產(chǎn)品的不飽和度較大，分子量分布也很寬，而且所制備的聚醚季銨鹽的消泡性能不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨開環(huán)聚合方法反應(yīng)副產(chǎn)物較多，聚醚產(chǎn)品的不飽和度較大，分子量分布也很寬，而且所制備的聚醚季銨鹽的消泡性能不佳等缺陷，本發(fā)明的是提供一種2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨開環(huán)聚合的方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨開環(huán)聚合的方法，包括以下步驟:
步驟一:取2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨，用乙酸乙酯溶解，備用，所述乙酸乙酯的用量為每8g 2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加15~25mL ；
步驟二:向步驟一所得溶液中加入起始劑甲醇，于55?75°C、100KPa、氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌、回流30min后，加入引發(fā)劑SnCl2，反應(yīng)5?10h，至有淡黃色透明均相溶液出現(xiàn)時(shí)，滴加鹽酸調(diào)節(jié)PH至中性，得反應(yīng)液備用，所述起始劑甲醇的加入量為每Sg 2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨0.5-1.5mL，所述引發(fā)劑SnCl2的加入量為2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨重量的0.1-0.6% ；
步驟三:取步驟二所得反應(yīng)液真空減壓蒸餾至不再有餾出物，取所得產(chǎn)品干燥，即得目標(biāo)產(chǎn)物；
所述步驟一中乙酸乙酯的用量為每Sg 2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨20mL;
所述步驟二中起始劑甲醇的加入量為每Sg 2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨ImL ；
所述步驟二中引發(fā)劑SnCl2的加入量為2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨重量的0.45% ； 所述步驟二中的反應(yīng)溫度為70°C ；
所述步驟二中的反應(yīng)時(shí)間為7h。
[0005]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明提供了 2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(ETA)直接開環(huán)聚合生成聚醚季銨鹽(PETA)的反應(yīng)過程，選取有機(jī)相聚合反應(yīng)體系，以甲醇做起始劑，乙酸乙酯為溶劑，氯化亞錫為引發(fā)劑，選用溶液體系一步聚合法，可以有效避免水相聚合的副反應(yīng)，所得產(chǎn)物的純度高，分子量分布變窄；且聚合溫度低，有機(jī)溶劑可以回收利用，不會(huì)造成環(huán)境污染；本發(fā)明所選起始劑、溶劑、引發(fā)劑原料廉價(jià)易得，工藝操作簡單，聚醚轉(zhuǎn)化率高，且產(chǎn)物具有良好的消泡性能和電導(dǎo)率，在污水處理與液體電解質(zhì)的研發(fā)領(lǐng)域有著廣闊的前景。
【附圖說明】
[0006]圖1反應(yīng)溫度對聚醚季銨鹽(PETA)產(chǎn)品相對粘度的影響圖；
圖2反應(yīng)溫度對聚醚季銨鹽(PETA)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率的影響圖；
圖3反應(yīng)時(shí)間對聚醚季銨鹽(PETA)產(chǎn)品相對粘度的影響圖；
圖4反應(yīng)時(shí)間對聚醚季銨鹽(PETA)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率的影響圖；
圖5引發(fā)劑用量對聚醚季銨鹽(PETA)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率的影響圖；
圖6引發(fā)劑用量對聚醚季銨鹽(PETA)產(chǎn)品相對粘度的影響圖；
圖7聚醚季銨鹽(PETA)消泡效率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表；
圖8聚醚季銨鹽(PETA)不同溫度時(shí)的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)；
圖9 2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(ETA) IR圖譜；
圖10聚醚季銨鹽(PETA) IR圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0007]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。
[0008]實(shí)施例1
一種2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨開環(huán)聚合的方法，包括以下步驟:
步驟一:取2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨Sg，用20mL乙酸乙酯溶解，備用；
步驟二:向步驟一所得溶液中加入ImL起始劑甲醇，于70°C、100KPa、氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌、回流30min后，加入0.45% 2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨重量的引發(fā)劑SnCl2,反應(yīng)7h，至有淡黃色透明均相溶液出現(xiàn)時(shí)，滴加鹽酸調(diào)節(jié)PH至中性，得反應(yīng)液備用；
步驟三:取步驟二所得反應(yīng)液真空減壓蒸餾至不再有餾出物，取所得產(chǎn)品干燥，即得目標(biāo)產(chǎn)物。
[0009]實(shí)施例2
一種2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨開環(huán)聚合的方法，包括以下步驟:
步驟一:取2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨Sg，用15mL乙酸乙酯溶解，備用；
步驟二:向步驟一所得溶液中加入0.5mL起始劑甲醇，于55°C、100KPa、氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌、回流30min后，加入0.6% 2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨重量的引發(fā)劑SnCl2，反應(yīng)5h，至有淡黃色透明均相溶液出現(xiàn)時(shí)，滴加鹽酸調(diào)節(jié)PH至中性，得反應(yīng)液備用；
步驟三:取步驟二所得反應(yīng)液真空減壓蒸餾至不再有餾出物，取所得產(chǎn)品干燥，即得目標(biāo)產(chǎn)物。
[0010]實(shí)施例3
一種2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨開環(huán)聚合的方法，包括以下步驟:
步驟一:取2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨Sg，用25mL乙酸乙酯溶解，備用； 步驟二:向步驟一所得溶液中加入1.5mL起始劑甲醇，于75°C、100KPa、氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌、回流30min后，加入0.1% 2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨重量的引發(fā)劑SnCl2，反應(yīng)10h，至有淡黃色透明均相溶液出現(xiàn)時(shí)，滴加鹽酸調(diào)節(jié)PH至中性，得反應(yīng)液備用；
步驟三:取步驟二所得反應(yīng)液真空減壓蒸餾至不再有餾出物，取所得產(chǎn)品干燥，即得目標(biāo)產(chǎn)物。
[0011](I)相對黏度的測定
取蒸餾水30mL加入到烏貝路德黏度計(jì)中，在25°C恒溫一段時(shí)間，然后測定蒸餾水從a刻度線流動(dòng)到b刻度線的流過時(shí)間
[0012]準(zhǔn)確稱取2.0g所制得的樣品，倒入50mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，置于25°C恒溫水中，恒溫一段時(shí)間后測定溶液從a刻度線流動(dòng)到b刻度線的流過時(shí)間t ；
樣品的相對黏度按照下式計(jì)算:相對黏度L= t /t0O
[0013](2)環(huán)氧值的測定
取所制得的樣品2.0g,置于50mL容量瓶中，加入4mLl.0mol.L—1氫氧化鈉水溶液，用蒸餾水稀釋定容，靜置lh，取上述容量瓶中的溶液4mL，加入8mL水，用0.5 mol.L—1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到百里酚酞褪色為止，消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為b ml ;另取上述容量瓶中的溶液4 ml,加入飽和亞硫酸鈉水溶液8 ml,混勻后置于室溫反應(yīng)半小時(shí),然后用0.5 mol.L-1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到百里酚酞褪色為止，消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為a ml。按下式計(jì)算環(huán)氧值:
E=[(a-b) XMXN/1000]