[发明专利]含有季铵基和水杨醛的丙烯酸酯共聚物多孔树脂球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种共聚物，特别涉及由丙烯酸酯和第二烯烃单体以及交联剂共聚而成的聚合物，并且所述丙烯酸酯共聚物高分子侧链载有季铵基和水杨醛，属于精细高分子领域，主要用于制备固相萃取材料。

技术背景

固相萃取技术自上世纪70年代后期问世以来，由于其高效、可靠及耗用溶剂量少等优点，在环境和药物分析等许多领域得到快速发展。国内外已逐渐取代传统的液-液萃取而成为分离、分析、富集有机物或金属离子可靠而有效的方法，与传统的液-液萃取相比较，具有富集因数高、提取速度快、仪器简单、操作简便、溶剂用量少、易与现代分析仪器联用等特点，是目前分离学科与技术中最简捷、高效、灵活的一种手段。

根据固相萃取吸附剂的类型及适用范围，固相萃取材料主要分为以下三种：①键合硅胶型，②活性碳，③螯合聚合物型。由于螯合聚合物的种类、制备技术、加工成型、功能基团的多种多样，所以螯合聚合物作为固相萃取材料品种繁多，已经成为固相萃取吸附剂的主要研究发展方向，商品固相萃取材料也已经得到广泛应用。尤其是捕集或富集、分离检测各种水系中的Zn²⁺、Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺、Cu²⁺或As³⁺等重金属离子方面取得了重要进展。

水杨醛是一种具有多种化学反应特性的简单化合物，既可以作为螯合配体应用于金属离子的化学分析，也可以与含氮有机物和活泼亚甲基化合物等进行化学反应，反应产物是用于分析试剂、物质分离、荧光检测、光电发光、催化反应等领域的重要物质。将水杨醛引入聚合物高分子链中，作为固相萃取材料和固相负载催化剂的制备原料已有许多报道。但为了进一步寻找将水杨醛引入聚合物高分子链中的方法易行化、技术简单化、原料低廉化、制备清洁化，本发明设计一种含有水杨醛的新型共聚物，同时在所述的共聚物高分子链上也引入了季铵基，借此提高所述共聚物的亲水能力，有利于所述共聚物在水相中的化学反应和萃取过程。所述的共聚物是由丙烯酸酯、第二烯烃单体、交联剂共聚而成的，一方面利用交联聚烯烃的化学惰性、热稳定性和机械稳定性，为所述丙烯酸酯共聚物获得凝聚态骨架支撑；分布在交联聚烯烃骨架上的丙烯酸酯具有酯交换反应特性，它是所述丙烯酸酯共聚物高分子骨架上引入季铵基和水杨醛的潜在活性基团。

发明内容

本发明提供一种含有季铵基和水杨醛的丙烯酸酯共聚物多孔树脂球，具有通式(I)所示化学结构：

通式(I)中指的是由丙烯酸酯和第二烯烃单体以及交联剂共聚而成的丙烯酸酯共聚物多孔树脂球，R₁和R₂分别选取C₁～C₈取代或未取代的烷基。

通式(I)含有季铵基和水杨醛的丙烯酸酯共聚物多孔树脂球的制备步骤：

步骤一：悬浮聚合制备丙烯酸酯共聚物多孔树脂球

将丙烯酸酯/第二烯烃单体/交联剂/致孔剂/引发剂以质量比50～200∶100∶5～75∶30～300∶0.25～25的比例混合，混合均匀制成单体混合液备用。在聚合釜中加入相对第二烯烃单体质量3～30倍的去离子水和相对第二烯烃单体质量0.1～5的分散剂，搅拌溶化，加入所述的单体混合液，通氮气，升温70～80℃引发聚合反应，0.5～2小时后升温90～110℃，保温反应2～20小时，降温至40℃，过滤、水洗、蒸馏、烘干，制得共聚物多孔树脂球。

其中所述的丙烯酸酯选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯或甲基丙烯酸丁酯中的一种或两种以上，通式(II)共聚物多孔树脂球中的R选取甲基、乙基、丙基或丁基，所述的第二烯烃单体指的是苯乙烯、甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、氯乙烯、丙烯或醋酸乙烯酯中的一种，所述的交联剂选自二乙烯基苯、丁二烯、2-甲基丁二烯、2-氰基丁二烯、2-氯丁二烯、环戊二烯、双丙烯酸乙二醇酯、双甲基丙烯酸乙二醇酯或二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或两种以上，所述的引发剂指的是过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈，所述的致孔剂指的是甲苯、液体石蜡、正辛烷或石油醚(沸程＝90～120℃)，所述的分散剂指的是聚乙烯醇、明胶或羧甲基纤维素。

步骤二：酯交换反应制叔胺基丙烯酸酯共聚物多孔树脂球