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(gè)不飽和雙鍵的陽(yáng)離子型季銨鹽有機(jī)分子，具有高效無(wú)毒、正電荷密度高等優(yōu)點(diǎn)。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(yīng)用研究居多，相比之下，其它季銨鹽的研究相對(duì)較少。
　　 本研究以二烯丙基二甲基季銨鹽單體為基礎(chǔ)，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(jī)質(zhì)譜（MASS）、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）等手段對(duì)單體進(jìn)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(jìn)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(duì)有機(jī)改性蒙脫土進(jìn)行了表征。XRD結(jié)果表明：CCx、CxCx均能順利進(jìn)入蒙脫土層間，對(duì)蒙脫土進(jìn)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(jī)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(jìn)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(jī)蒙脫土表面對(duì)水的吸附能力相對(duì)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(jī)物含量及有機(jī)物疏水性兩方面影響；924cm-1、2854cm-1處烷基中C-H伸縮振動(dòng)峰的強(qiáng)度變化與TGA中有機(jī)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(yīng)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(dòng)力學(xué)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(duì)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(kuò)散系數(shù)不同，表明水在凝膠中的釋放機(jī)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(jìn)行了對(duì)比，考察N+的存在對(duì)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(gè)因素有關(guān)。
　　 通過單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法分別對(duì)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(jìn)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(fù)合材料；探索了蒙脫土用量對(duì)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(fù)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(shì)；單體的轉(zhuǎn)化率和聚合物的特性黏度與納米復(fù)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(duì)PDM的分子質(zhì)量具有一定的影響，對(duì)聚合物的五元環(huán)結(jié)構(gòu)無(wú)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(yīng)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(jìn)行質(zhì)子化處理對(duì)其插層蒙脫土效果無(wú)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(fù)合材料分別配合2％鉻粉應(yīng)用于皮革鞣制，應(yīng)用結(jié)果表明：PDM/MMT納米復(fù)合材料配合2％鉻粉對(duì)坯革的增強(qiáng)效果最明顯，但對(duì)坯革透水汽性負(fù)面影響較大；使用PDM-AM/M