[发明专利]一种侧链型水溶性聚季铵盐及其制备方法

说明书

本发明公开了如式所示的侧链型水溶性聚季铵盐及其制备方法。乙醇胺与长链氯代烷烃在碱性条件下发生取代反应后，反应液不经处理再与3‑对甲苯磺酰氧甲基‑3‑乙基‑氧杂环丁烷取代生成含叔胺基团的单体，该单体在引发剂及共引发剂的作用下与亲水性单体发生阳离子开环共聚经卤代甲烷处理得到侧链型水溶性聚季铵盐。此类聚季铵盐结构新颖、低毒、具有良好的水溶性和较强的抑菌抗菌功能，并且在使用过程中无泡沫产生，在工业循环水处理、个人护理品、造纸、涂料、金属加工及纺织品等领域有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种侧链型水溶性聚季铵盐及其制备方法，属于精细化工领域。

背景技术

工业杀菌剂是指在工业领域用以杀灭或抑制微生物生长的制剂，在工业上使用的杀菌剂、抑菌剂、防腐剂、防霉剂、灭藻剂等均称为工业杀菌剂，应用领域主要包括工业循环水处理、金属加工、制浆造纸、油田、涂料、粘合剂、个护清洁以及聚合物乳液等。工业杀菌剂一般可分为氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌剂两大类，季铵盐类杀菌剂是一类抗菌性的表面活性剂，是应用最广泛的非氧化型杀菌剂之一。目前广泛使用的季铵盐类杀菌剂属于有机小分子，存在易溶出迁移、使用时泡沫多、化学稳定性差、具有一定的生理毒性和皮肤刺激性等缺点。随着科学技术的进步和人民生活水平的提高，人们对材料安全性及环境污染问题越来越关注，新的高效、低泡、低毒的季铵盐杀菌剂的研究开发成为了焦点。

季铵盐大分子化是解决上述问题的主要手段，与小分子季铵盐相比，大分子量的季铵盐有许多优点，例如：不易溶出迁移、良好的耐久性、低泡和低毒性等。季铵盐大分子化的方法之一是通过单体聚合或共聚制备聚季铵盐，聚季铵盐是指分子中含有多个季铵盐基团的聚合物，季铵盐基团通过共价结合方式分布于高分子的侧链或主链上。聚季铵盐用途比较广泛，目前市售聚季铵盐产品多用做个人护理用品的调理剂等，如聚季铵盐-7、聚季铵盐-10和聚季铵盐-22等等。少数应用于抗菌领域的聚季铵盐产品，如聚季铵盐-1，虽具有较强的杀菌作用并在隐形眼镜护理液中得到广泛应用，但仍不足以满足更多领域日益增长的市场需求，因此有必要开发新的聚季铵盐类抗菌剂产品。

专利CN105523946B公开了一种聚季铵盐抗菌材料及其制备方法，将修饰以卤代物的单体聚合后形成聚合物前体，再加入叔胺进行季胺化反应制备聚季铵盐高分子材料；专利CN106084203B使用上述同样方法，将共引发剂改为聚乙二醇，使水溶性较好的聚乙二醇片段嵌入到材料中，增加了材料的水溶性，从而得到了一种水溶性嵌段聚季铵盐高分子材料。以上方法制备的聚季铵盐抗菌材料虽然具有良好的抗菌性能，但合成过程中使用的主要原料均包含双卤代物，存在反应选择性差和成本较高等缺点，在一定程度上限制了其应用。

本发明针对季铵盐杀菌剂的缺点和发展趋势，通过分子设计将可聚合基团引入到小分子季铵盐结构前体中，再通过与亲水性单体的阳离子开环共聚以及季铵化反应制备了一种新型侧链型水溶性聚季铵盐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的聚季铵盐及其制备方法，本发明所述的聚季铵盐及其制备方法有以下优点：1)本发明的聚季铵盐具有良好的抗菌性能，可用于工业杀菌剂领域；2)制备过程简单可控，操作性强，绿色环保；3)本发明所制备的聚季铵盐溶出迁移率低、容易降解，属于低毒环保型的化合物；4)本发明所制备的聚季铵盐具有良好的水溶性，在使用过程中无泡沫产生。

季铵盐是一种带有阳离子基团的非氧化型杀菌剂，其杀菌功效稳定长久，如果通过聚合方式制备高分子聚季铵盐就有可能得到多官能团、季铵盐分子迁移率低、抗菌性能优良、使用过程中低泡沫、水溶性好的杀菌剂产品。目前，这方面的报道不多，本发明通过分子设计将可聚合基团引入到小分子季铵盐结构前体中，再通过与亲水水性单体的阳离子开环共聚以及季铵化反应制备了一种新型侧链型水溶性聚季铵盐。

本发明提供的一种新型聚季铵盐，其结构式为(Ⅰ)：

其中：

R为C8～C22烷基；m和n为大于1的自然数，且mn；X为Cl或Br；