二烯丙基二烷基季銨鹽的合成及其在蒙脫土中的插層環(huán)化聚合與性能.pdf

1、二烯丙基二烷基季銨鹽是一種含有兩個不飽和雙鍵的陽離子型季銨鹽有機分子，具有高效無毒、正電荷密度高等優(yōu)點。目前，此類單體中二烯丙基二甲基季銨鹽已工業(yè)化，其理論和應用研究居多，相比之下，其它季銨鹽的研究相對較少。
　　 本研究以二烯丙基二甲基季銨鹽單體為基礎，合成了系列二烯丙基甲基烷基季銨鹽（CCx）、二烯丙基雙烷基季銨鹽（CxCx）、二甲基雙十六烷基季銨鹽[2（CH3C16）]和烯丙基甲基雙十二烷基季銨鹽（SC12C12）等單體，

2、其中x代表烷基數(shù)，分別為12、14、16、18；采用元素分析、核磁共振（NMR）、有機質(zhì)譜（MASS）、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）等手段對單體進行了表征。結(jié)果表明：制備了純度較高的系列單體。
　　 利用合成的系列單體分別進行了改性蒙脫土研究，采用X-射線衍射（XRD）、熱重分析（TGA）、FT-IR等方法對有機改性蒙脫土進行了表征。XRD結(jié)果表明：CCx、CxCx均能順利進入蒙脫土層間，對蒙脫土進行改性；結(jié)合TGA結(jié)果表明

3、：CCx、CxCx分別改性蒙脫土的層間距與TGA中有機物的分解量之間呈非線性關(guān)系，這可能是由于CCx、 CxCx的部分鏈段僅僅是在蒙脫土片層周圍，并沒有完全進入蒙脫土片層中。FT-IR結(jié)果表明：采用CxCx、CCx分別改性蒙脫土后，有機蒙脫土表面對水的吸附能力相對于二烯丙基二甲基季銨鹽改性蒙脫土明顯降低，這是受有機物含量及有機物疏水性兩方面影響；924cm-1、2854cm-1處烷基中C-H伸縮振動峰的強度變化與TGA中有機物含量變化基

4、本一致。
　　 采用CCx與甲基丙烯酸在水體系中制備了pH響應性聚二烯丙基甲基烷基季銨鹽.甲基丙烯酸（PCCx-MAA）凝膠，疏水鏈段CCx的存在能夠影響凝膠的溶脹性能。溶脹動力學研究表明，疏水鏈段能夠明顯降低凝膠的溶脹率，這是由于疏水鏈段間的物理交聯(lián)對聚合物鏈段的松弛有一定的抑制作用。在酸堿條件下，水在凝膠中的擴散系數(shù)不同，表明水在凝膠中的釋放機理不同。采用二烯丙基十六烷基氯化銨（HC16）和甲基丙烯酸制備聚二烯丙基十六烷基氯

5、化銨-甲基丙烯酸（PHC16-MAA）共聚凝膠，并與PCC16-MAA共聚凝膠溶脹性能進行了對比，考察N+的存在對凝膠溶脹性能的影響。結(jié)果表明：N+離子間的靜電斥力作用，使得共聚凝膠的溶脹度增加。DSC結(jié)果表明：PCC16-MAA共聚凝膠易在側(cè)鏈上發(fā)生結(jié)晶。凝膠的溶脹性能與凝膠的交聯(lián)程度、羧酸根含量、N+離子含量、環(huán)境pH以及疏水鏈段含量等多個因素有關(guān)。
　　 通過單因素實驗設計法分別對聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDM）、聚二烯丙

6、基二甲基氯化銨-丙烯酰胺（PDM-AM）、聚二烯丙基二甲基氯化銨-丙烯酰胺-乙二醛（PDM-AM-GL）的合成條件進行了研究；分別制備了系列蒙脫土含量的聚二烯丙基二甲基氯化銨/蒙脫土（PDM/MMT）、聚二烯丙基二甲基氯化銨-丙烯酰胺/蒙脫土（PDM-AM/MMT）、聚二烯丙基二甲基氯化銨-丙烯酰胺-乙二醛/蒙脫土（PDM-AM-GL/MMT）納米復合材料；探索了蒙脫土用量對單體轉(zhuǎn)化率、聚合物特性黏度和體系旋轉(zhuǎn)黏度的影響。研究表明：隨著

7、MMT用量的增加，系列納米復合材料中單體轉(zhuǎn)化率、聚合物特性黏度和體系旋轉(zhuǎn)黏度均呈先增加再減小的變化趨勢；單體的轉(zhuǎn)化率和聚合物的特性黏度與納米復合材料中蒙脫土的層間距變化規(guī)律一致。蒙脫土的存在對PDM的分子質(zhì)量具有一定的影響，對聚合物的五元環(huán)結(jié)構(gòu)無影響。
　　 將制備的系列分子質(zhì)量為～5500Mn、～6000Mn、～8500Mn和～20000Mn的PDM-AM分別直接插層蒙脫土，結(jié)果表明：提純后聚合物能夠順利插層蒙脫土，聚合物中未

8、反應單體的存在不利于聚合物大分子插層蒙脫土，聚合物是否進行質(zhì)子化處理對其插層蒙脫土效果無明顯影響；隨著聚合物用量的增加，聚合物改性蒙脫土后蒙脫土的層間距呈非線性變化，這是由于疏水鏈段在蒙脫土層間聚集受限而引起，這一現(xiàn)象類似于表面活性劑的聚集。
　　 將制備的系列納米復合材料分別配合2％鉻粉應用于皮革鞣制，應用結(jié)果表明：PDM/MMT納米復合材料配合2％鉻粉對坯革的增強效果最明顯，但對坯革透水汽性負面影響較大；使用PDM-AM/M