[发明专利]一种功能性聚季铵盐及其制备方法

说明书

一种功能性聚季铵盐及其制备方法。本发明提供的一种侧链羟甲基丙酰胺的功能性聚季铵盐，制备原料包括3‑(N,N‑二烃基氨基)丙胺、丙烯酰胺、丙烯酸酯、双烷基化试剂和甲醛，各步骤反应效率高，副反应少，原料易得，制备方法简单，工艺过程安全高效；所述侧接羟甲基丙酰胺的功能性聚季铵盐具有普通季铵阳盐的亲水性和抗菌功能，不仅可对天然高分子材料进行季铵阳离子交联或改性，还能赋予所改性材料的抗静电功能、表面活性剂作用、柔软剂功能。

技术领域

本发明涉及一种聚季铵盐，特别涉及侧链含(N-羟甲基丙酰胺)的聚季铵盐，用作季铵阳离子交联剂或改性剂，属于功能高分子材料领域。

技术背景

甲醛、乙二醛、戊二醛、1,3-二羟甲基脲、二羟甲基二羟基乙烯脲、乙二醇二缩水甘油醚类、甲苯二异氰酸酯类、三聚氯氰类、对苯二甲酰氯类等是目前常用的小分子交联剂，都可以与高分子材料链结构中的O-H或N-H基团进行两次或两次以上的缩合反应、加成反应、醚化反应或酯化反应。经工艺优化的2,2-二氯乙基醚公司产品也可用作交联剂或双烷基化试剂，对诸如聚乙烯醇、聚酰胺等合成材料，或淀粉、纤维素、壳聚糖等天然高分子链间产生交联现象，而这些只能称之为交联剂。其中利用多叔胺化合物与环氧氯丙烷为原料制得的多环氧基季铵盐是一类多环氧基阳离子交联剂，属于一类功能性交联剂，用于纸、纤维素纤维或纤维素织物的阳离子化交联与改性，或用于制备高阳离子度高分子量的阳离子淀粉，或用于制备聚合物电解质凝胶和电子成像材料中具有重要作用。例如WO 2008022062，US10280148，CN104086511，CN104086512，CN110204710，CN108385415，CN107574691，CN105218688公开了一批多环氧基单季铵盐，多环氧基多季铵盐或者多环氧基聚季铵盐。但是叔胺与环氧氯丙烷的副反应较多，影响了主反应效率，主副产物分离困难，所制主产物纯度低。

发明内容

本发明提供一种功能性聚季铵盐，其特征是侧链含(N-羟甲基丙酰胺)的聚季铵盐，其具有通式(A)所示结构：

其中通式(A)中的选取C₂～C₁₈的亚烃基或其中所述p选自1～2000的自然数；R₁和R₂分别选自C₁～C₁₈烃基，n选自2～2000的自然数，X选自Cl、Br、I或p-CH₃-C₆H₄SO₃中的一种，Y分别具有式(B)或通式(C)所示结构：

其中通式(C)中的R₃选自C₁～C₁₈烃基或中的一种，其中所述R₄选自C₁～C₁₈烃基，所述q选自0～2000的自然数。

本发明提供的一种功能性聚季铵盐，其特征在于侧链含N-羟甲基丙酰胺结构单元的功能性聚季铵盐，能够与诸如聚乙烯醇、聚酰胺等合成材料，或淀粉、纤维素、蛋白质、动物皮革、壳聚糖等天然材料中的O-H或N-H基团进行缩合反应，实现其阳离子化交联或改性，具有类似所述多环氧基聚季铵盐或所述多环氧基多季铵盐的功能与作用；并且可通过调整通式(A)中的R₁或R₂、或通式(C)中的R₃或R₄烃基大小，也可通过调节通式(A)中的p或通式(C)中的q值高低，分别赋予所述功能性聚季铵盐以及所改性高分子材料的亲水、保水、亲肤、憎水、抗菌、抗静电、柔软等功能，从而满足生产和生活多种领域的需要。通式(A)所示结构的功能性聚季铵盐中含多个N-羟甲基丙酰胺侧链，保证了其对聚乙烯醇、聚酰胺等合成材料，或淀粉、纤维素、蛋白质、动物皮革、壳聚糖等天然高分子材料的接枝效率或反应效率，实现了所述材料阳离子化改性的高效化、高分子链间交联的完整化、赋予改性材料功能的多样化，丰富了改性聚合物材料的特性和功能，拓展了改性聚合物材料的应用范围。