新型二烯丙基季铵盐阳离子单体制备技术

164 编辑：中冶有色技术网来源：湖南科技大学

2024-08-09 17:08:40

成果简介：

鉴于已研发的二烯丙基烷基季铵盐及其聚合物都以二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为基础，而DMDAAC存在甲基基团小，亲脂性差，且甲基是饱和基团，不便于进一步改性。本系列技术成果以二烯丙基乙(甲)基和氯化苄为原料研发了二烯丙基乙(甲)苄基氯化铵阳离子单体;以二烯丙基胺和1,4-二溴丁烷、1,5-二溴戊烷为原料研发了溴化N,N-二烯丙基吡咯鎓盐和溴化N,N-二烯丙基哌啶鎓盐阳离子单体。为新型阳离子聚合物提供了新的单体和品种，赋予了二烯丙基烷基季铵盐及其聚合物新的性能。解决了二烯丙基烷基季铵盐及其聚合物品种单一，应用领域有限等问题。

二烯丙基烷基季铵盐及其聚合物是一类多功能的水溶性高分子，具有正电荷密度高、水溶性好、无毒和杀菌等功能，不仅在水处理领域获得了广泛应用，在石油开采、机械加工、电镀、造纸、日用化工、纺织印染、杀菌灭藻与防腐等众多领域中也获得广泛应用。本系列技术成果通过改变季铵N原子所连基团获得几种新型二烯丙基烷基季铵盐，赋予了二烯丙基烷基季铵盐新的性能，还可拓展其应用领域。因此，比以二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)及其聚合物具有更宽广的应用领域和市场。

应用案例：

(1)生活废水处理

研发背景

二烯丙基二烷基季铵盐聚合物是20世纪五十年代美国学者Butler G B和Ingley F L等首先研制成功的一种新型水溶性高分子，由于具有正电荷密度高、水溶性好、高效无毒，相对于其它阳离子高分子价格低廉，并具有杀菌性能等优点，已在水处理、石油开采、机械加工、电镀、造纸、日用化工、纺织印染、杀菌灭藻与防腐等领域中获得广泛应用。但无论是国外还是国内，主要集中在二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)及其聚合物的研究与应用上，对其它二烯丙基季铵盐及聚合物研究、开发甚少。以DMDAAC为基础的均聚物或共聚物存在以下缺点：DMDAAC中季铵N原子连接的是2个甲基，基团小，亲脂性弱，因此与其它亲脂性物质的相互作用不强，导致其某些性能较差。如作为絮凝剂时，由于甲基的亲脂性差，与有机污染物的作用不强，因此其去除有机污染物的能力有限;作为杀菌剂时，由于甲基小，没有适宜的脂水分布系数，与微生物细胞的作用不强，且甲基太短，不能穿透细胞膜而与胞内物质作用，因此，杀菌能力也不强。此外，由于甲基是饱和基团，不能引进其它基团对分子结构进行改造以获得新的性能。

因此，需要改变季铵N所连基团，以赋予该类聚合物新的性能，拓展其应用领域。

作用原理

其合成是采用胺与卤代烃通过亲和取代反应来实现的。其聚合物作为水处理剂处理污染物是通过电中和、吸附架桥和卷扫絮凝方式去除污染物的。

市场分析我国水资源总量为28000亿m3，人均2300 m3，只占世界人均拥有量的1/4，是世界13个缺水国之一，600多个城市中一半以上缺水。造成缺水的主要原因，一方面是水资源有限，另一方面是水污染造成的。我国年排放工业废水约200亿m3，生活污水排放量约580亿m3。全国75%以上的湖泊富营养化，90%的城市水域污染严重，南方城市总缺水量的60%~70%是由于水污染造成的。目前，我国工业污水日处理能力为2.93亿吨，城镇污水日处理能力为2.17亿吨。2016年我国工业废水处理行业市场规模为842.84亿元，预计2017-2020年中国工业废水处理行业市场容量将达到3800亿元，城市污水处理运营空间将达1000亿元。而在工业废水和城市生活污水处理中需用到的最主要的水处理材料就是絮凝剂，约占水处理成本的50%~70%。因此，絮凝剂的市场需求量巨大并有广阔的发展空间。

本技术成果研发的二烯丙基乙基苄基氯化铵、溴化N,N-二烯丙基吡咯鎓盐、溴化N,N-二烯丙基哌啶鎓盐为新型二烯丙基季铵盐聚合物的制备提供新的单体，获得新的聚合物品种。不仅可广泛用作絮凝剂，还可以像二甲基二烯丙基氯化铵聚合物可广泛用于石油开采、机械加工、电镀、造纸、日用化工、纺织印染、杀菌灭藻与防腐等领域，并且由于其还具有二甲基二烯丙基氯化铵聚合物不具备的性质而具有更广阔的应用领域。因此，该类产品具有广阔的应用市场。

声明：

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