甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺的应用研究

曲慧

摘要：甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺（DMAPMA）是一种高活性的单体，能形成较大相对分子质量的聚合物，被广泛应用于水处理行业、日化行业、造纸行业、医药行业、纤维行业、石油和天然气开发、光敏材料的合成、印刷工业中的助剂、皮革工业添加剂等。本文讨论了甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺的应用。

关键词：甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺;甲基丙烯酸甲酯;N，N-二甲基丙二胺

1 引言

甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺（DMAPMA）是一种应用广泛的单体，它在常温下为流动性液体，属于不饱和叔胺。由于其分子结构中存在叔胺和乙烯基团，从而决定了其化学性质活泼，能形成季胺盐或发生聚合反应，形成多种化合物，它的显著特点是：单体活性高，可形成相对分子质量较大的聚合物，显阳离子性且呈碱性，水溶性和醇溶性都较好[1]。DMAPMA的化学结构式是：

它在常温下为透明的流动性液体。沸点111℃（19.6133Pa），相对密度0.9419（25/4℃），折光率1.4763（25℃），闪点140℃，既能溶于水又能溶于多种有机溶剂，有胺的臭味[2]。

DMAPMA被广泛应用于水处理行业、纤维行业、造纸行业、以及石油和天然气开发、光敏材料的合成，印刷工业中的助剂和皮革加工添加剂等。

2 应用研究

2.1水处理行业中的应用

水处理剂的主要作用是控制水垢、淤泥的形成，防止或减缓设备的腐蚀，除去水中的有害物质和微生物，软化和稳定水质等。目前低磷聚合物和无磷聚合物的开发成为水处理剂发展的趋势。水溶性聚合物是多功能水处理剂，有优异的阻垢、热稳定性，低公害或无公害，用量少，良好的溶限效应和协同效应等特点[3]。而带有荧光基团的水溶性聚合物的开发更是受到国内外水处理还业的青睐，因为它从根本上解決直接测量聚合物的含量的问题。带荧光基团的示踪聚合物一般都很容易被监测，因为荧光化合物是具有0.1～1.0荧光量子效率，光吸收摩尔消化系数至少为1000的分子，可在10-6～10-5甚至更小的浓度范围之内被监测出来[4]。Whipple[5]等人用DMAPMA单体与1-氯甲基萘合成了它们的季胺盐。该荧光单体季胺盐与水处理剂单体丙烯酸等聚合时，形成的聚合物不会由于荧光单体的存在而影响聚合物的其它结构或系统内其它的成分，而且水处理剂的浓度可以通过测定聚合物的荧光强度来达到实时监测和控制加药量的目的，既经济又简便更环保。

2.2日化行业中的应用

在日化行业中，DMAPMA大多与其它化合物形成阳离子共聚物，当作头发和皮肤的护理产品。例如：Winkler[6]等人以VP（乙烯基吡咯烷酮）、DMAPMA、C9～C24烷基二甲基丙烯酰胺甲基丙烯酸盐为单体，合成了它们的三元共聚物，该共聚物的平均相对分子质量为20万～200万，最佳为40万～80万，有良好的水溶性，分散性能优异，该共聚物在头发和皮肤护理品中显示了很多优点，如：高抗实性、低粘合度、良好的干梳湿梳性能等。该三元共聚物在调理剂和香波配方中的实际应用与已知的聚合物配方相比有更好的湿梳性、干梳性、柔韧性、稳定性、改善皮肤的干湿感等。2005年Jachowice[7]等人以乙烯基己内酰胺、乙烯基吡咯烷酮、DMAPMA、C8～C24烷基二甲基丙烯酰胺甲基丙烯酸盐为单体合成了四元共聚物。该共聚物比一般的调理剂和香波有更低的粘度、更好的抗湿性以及更高的浊点，是理想的头发和皮肤护理产品。另外，DMAPMA与一氯甲烷的季胺化合物和乙烯基吡咯烷酮的阳离子共聚物也是很好的调理剂。该产品主要用于凝胶、香波、护法素、摩丝、烫发定型剂、发油、润发剂等[1]。

2.3纤维加工行业的应用

在纤维加工行业中，DMAPMA通常作为纤维加工处理剂、防静电剂、染料固色剂使用。Schwartz[8]等人研究了一类羧酸盐聚合物，通过对它们疏水性能的改型，合成了如下的聚合物：

A：一种或多种C3～C8的乙烯不饱和羧酸聚合的残基;B：一种或多种乙氧基化的烷基（甲基）丙烯酸酯聚合的残基;C：一种或多种能与A和B中的单体聚合的乙烯不饱和单体的聚合残基。Schwartz[8]等人合成的聚合物是很好的土壤释放添加剂，无论是粘土还是含有油脂的土壤，而且对天然纤维素有高效，也适用于低温下的家庭洗衣中。

2.4造纸行业中的应用

在造纸过程中，纸浆被平铺到纸板上，然后使其脱水，常用的脱水方法有：真空脱水法、毛毡过滤层吸水法、蒸发等，而排水法是最经济的方法，通常需要把水排至少于6%，提高排水效率能降低用其它方法排去水的量，从而提高整个脱水效率，达到降低成本、提高质量、减少污染的目的[9]。在排水前需加入助剂来帮助排水。加入的助剂包括一个阳离子聚合物和一个阴离子聚合物，阳离子聚合物包括：DMAPMA DMAEA MCQ，DMAEM DMAEA BCQ，MAPTAC DMAEM MCQ，相对分子质量为500000～20000000，阴离子聚合物包含一个甲醛聚合物的萘磺酸盐，相对分子质量为500～120000。在纸浆中含有精细纤维、无机填充物、其它配料化合物，这些物质容易在纸浆脱水过程中流失，同时胶化的物质会堵塞纤维网的气孔，影响脱水的效率。阳离子聚合物能减少这些物质表面的负电荷，从而使这些微粒结块，不易从纤维网中过滤出去，也不会造成气孔的堵塞。以次来提高脱水的效率，减少配料化合物对环境的污染。周仲实[10]用DMAPMA和丙烯酰胺、丙烯酸共聚，在聚丙烯酰胺链中引入了确定数量的阳离子和阴离子基团，获得了稳定的两性离子型聚丙烯酰胺。用其与阳离子淀粉混合使用，对纸张干强度有很好地增强作用。

2.5医疗行业中的应用

随着人们生活水平的不断提高，物质水平也不断提升，同时人们对自身的健康问题也变得相当重视。在现实生活中，越来越多的肥胖者出现在我们的周围，困扰着他们的有一系列的疾病，高血压、高胆固醇、高血脂糖尿病、心血管疾病等。1997年Mandeville[11]等人发明了一种能转移人体胆汁盐（如：胆酸盐、甘氨胆酸盐、牛黄胆酸盐、脱氧胆酸盐）的方法，它能有效的降低人体的胆固醇。例如：聚合的DMAPMA HCl被人体吸收后，由于胆汁盐是疏水的，而所用的聚合物也是疏水性的，这样能使聚合物和胆汁盐的交互作用最大化，胆汁盐通过消化道排出体外。这样，引起体内产生更多的胆汁盐来平衡减少的胆汁盐浓度，而胆固醇的新陈代谢是生成胆汁盐的途径，随着胆固醇的分解，体内的胆固醇含量逐渐降低。高效交联的聚合物在体内是很稳定的，也是无毒的，可以通过尿液排出体外，不会引起人体的不适。

2.6其它行业中的应用

2003年，Mcmahon[12]等人合成了DMAPMA与丙烯酸的凝胶聚合物，该聚合物通常用来酸化油井和天然气井，扩大岩层中的裂缝和通道，以此来增加石油和俄天然气的产量。Patel等人以乙烯基己内酰胺、DMAPMA、羟乙基异丁烯酸盐为单体合成了它们的三元共聚物，该聚合物在电脑打印中能以供优异的打印质量[13]。Brode[14]等人以DMAPMA的衍生物合成了聚合的胶粘酸，用来回收利用石油和天然气。Oyama[15]等人用水溶性的聚酰亚胺和DMAPMA聚合，形成的聚合物被应用于光敏聚合物科学。1998年罗门哈斯公司[16]合成了含有DMAPMA的一种两性聚合物，该聚合物在处理晒黑的皮革坯料时，能在保持皮革拉伸强度和晶粒状态下，提高皮革的色泽。

参考文献

[1]张强.甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺的合成及应用[J].贵州化工.2002，27（3）：11-13.

[2]张跃华，朱江，夏明珠，雷武，王风云.甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺的合成与应用述评[J].江苏化工.2005，33（5）：20-22.

[3]王展旭，张科，孙伟.AMPS多元聚合物水处理剂的研究进展[J].四川化工.2004，7（5）：18-20.

[4]平春霞，王远育，夏明祖等.荧光水处理药剂的合成[J].工业水处理.2004，24（10）：48-50.