水溶性聚季铵盐合成研究

王永芝

( 天津泰伦特化学有限公司，天津 300405)

水溶性聚季铵盐合成研究

王永芝

( 天津泰伦特化学有限公司，天津 300405)

以四甲基乙二胺和二氯乙醚为原料，通过改变反应温度、反应时间、原料配比及催化剂用量，采用聚合法制备水溶性聚季铵盐(PODEDED)，同时通过正交试验确定了最优反应条件：反应时间8h，反应温度100℃，反应物摩尔比1∶1，催化剂用量0.6%。优选条件下，单体转化率达到98.2%。

水溶性聚季铵盐；杀菌剂；正交实验

季铵盐类杀菌剂是研究较多的一类阳离子杀菌剂，自 1935 年德国人G. Domark发现烷基二甲基氯化铵的杀菌作用并利用其处理军服以防止伤口感染以来，季铵盐类抗菌剂的研究一直是研究者关注的重点，目 前 该 类 抗 菌 剂 已 经 发 展 到 第 5 代[1-2]。但此类杀菌剂存在毒性、刺激性较大和易起泡等缺点。人们在使用的过程中发现小分子季铵盐杀菌剂存在一定的抗药性，且投加浓度越来越高[3]。与小分子季铵盐相比，高分子季铵盐抗菌剂不仅毒性较低，还具有比小分子抗菌剂更好的抗菌性能。水溶性聚季铵盐(PODEDED)就属于水溶性良好的阳离子聚季铵盐产品[4]。

本文以四甲基乙二胺和二氯乙醚为原料，在催化剂条件下聚合反应合成含长链烷基的水溶性高分子聚季铵盐，通过正交试验确定了最优反应条件，利用红外光谱表征合成产物的结构，并考察了聚合反应的单体转化率。C-Cl键断裂，与四甲基乙二胺发生共聚合反应，一步法合成PODEDED。方程式如下：

1 实验

1.1 试剂与仪器

试剂：四甲基乙二胺、二氯乙醚、催化剂(均为AR)。

仪器：BRUKER TENSOR 27傅里叶红外光谱仪，Agilentl100高效液相色谱分析仪(C8柱：150mm×4.6mm)。

1.2 聚季铵盐的合成

合成原理：在催化剂的条件下，二氯乙醚的

合成反应：采用电动搅拌、自动控温的合成装置，在装有温度计的250mL的三口烧瓶中，加入一定摩尔比的二氯乙醚、四甲基乙二胺和催化剂，边搅拌边加热，最后升温至反应温度，反应至预定时间即可。

1.3 检测

采用色谱法测定反应产物四甲基乙二胺的含量，并计算单体转化率。色谱条件：Agilentl 100高效液相色谱分析仪(C8柱，150mm×4.6mm)，流动相：四氢呋喃；流速：1.0mL·min-1；进样量：50μL；柱温：25℃。

2 结果与讨论

2.1 正交实验设计及分析

实验选择反应时间、反应温度、反应物摩尔比和催化剂用量这4个最主要的影响因素，每个因素确立3个水平，因素水平表如表1所示。采用4因素3水平L9(34)正交试验设计对条件进行探讨，结果见表2、表3。

表1 正交因素水平

表2 L9(34)正交试验的设计结果

表3 L9(34)正交试验的计算结果

由表3的极差分析可知，影响聚季铵盐合成转化率的因素优先顺序为：反应温度、反应时间、催化剂用量和反应物摩尔比。聚季铵盐的最优合成条件为：反应时间8h，反应温度100℃，反应物摩尔比1∶1，催化剂用量0.6%。

2.2 聚季铵盐的红外谱图

将在最优条件下合成的聚季铵盐产物，用KBr涂抹法在红外光谱仪上进行红外分析，其红外谱图见图1。从产物的红外图可以看出，原料C-Cl键在752cm-1吸收峰消失，1125cm-1处有宽的C-O-C醚键的吸收峰，说明反应获得了预期的结果。

图1 聚季铵盐的红外光谱

2.3 制得的聚季铵盐的单体转化率

在确定了物料摩尔比情况下，重点考察了反应时间对单体转化率的影响，实验结果见图2，反应时间在8h单体转化率趋于稳定。

图2 聚季铵盐的单体转化率

3 结论

1）以四甲基乙二胺和二氯乙醚为原料，通过改变反应温度、反应时间、原料配比及催化剂用量，采用聚合法制备水溶性聚季铵盐(PODEDED)，同时通过正交试验确定了最优反应条件：反应时间8h，反应温度100℃，反应物摩尔比1∶1，催化剂用量0.6%。

2）以最优条件合成的水溶性聚季铵盐(PODEDED)，单体转化率达到98.2%。

[1] 张汉杰.循环冷却水中杀生剂适宜使用条件的研究[J].化学工业与工程技术，2006，27(4)：7-9.

[2] 佟会，邱数毅.季铵盐类抗菌剂及其应用研究进展[J].贵州化工，2006，31(5)：1-7.

[3] Stuoevetsky J, Starosvetsky, D mrnlon R. Identification of Microbiogically Influenced Corrosion(MIC) in Industrial Equipment Failures [J]. Eng.Failure Anal., 2007, 14(8): 1500-1511.

[4] 赵敏，赵殿生.循环冷却水用杀生剂的种类及其发展方向[J].环境与可持续发展，2006(1)：38-40.

Synthesis of Water-soluble Ammonium Polymer

WANG Yong-zhi
(Tianjin Talent-chemical Co. Ltd., Tianjin 300405, China)

Water-soluble ammonium polymer poly[oxyethylene (dimethylimino) ethylene-(dimethylimino)ethylenedichloridel (PODEDED) was synthesized by polymerization reaction with tetramethylethylenediamine and bis-(2-chloroethy1)ether as raw materials. The optimum conditions were as followed: the amount of catalyst 0.6%, the mole ratio was 1∶1, reaction temperature was 100℃, reaction time 8h. Under the conditions, the yield of 98.2% was achieved.

water-soluble ammonium polymers; biocide; orthogonal design method

TQ 113.7+9

A

1671-9905(2016)04-0024-02

2016-02-22