高纯结晶二甲基二烯丙基氯化铵的快速合成和机理研究.pdfVIP

第三届环境模拟与污染控制学术研讨会论立 高纯结晶二甲基二烯丙基氮化铵的快速合成及机理研究 田秉晖栾兆坤李明明 (中国科学院生态环境研究中心，环境水质学国家重点实验窀，北京100085) 二甲基二烯丙基氯化铵(简称DMDAAC)的均聚物及共聚物具有广泛的工业用途，是 近年来国内外功能高分子研究的热点方向之一“1I。多年来，对DMDAAc的聚合物及其应用 已进行了深入的研究“4’，研究表明含成高纯DMDAAc的方法是其核心技术之一”1…。 DMDAAC的合成方法分为一步法和二步法“1：一步法””71工艺简单、产率高，但纯度不高． 难以聚合得高特性粘度的均聚物。近年来两步法“‘”…研究较多，产物纯度高，可得高特性粘 度的均聚物，但是，该方法存在总转化率低(57％)等问题。而且一步法和二步法都存在叔 胺化反应时间长，低温下(5℃)大于6小时，高温下(60℃)4小时。八十年代以来．大量 文献报道”“…，微波辐射、超声辐射可使有机合成具有高选择性，并大大缩短的反应时间． 迄今为止，尚未见采用这些技术快速合成高纯DMDAAC的研究报道。而且目前关于二步法 中叔胺化反应过程和机理的研究报道也很少。 本文探讨了微波辐射、超声辐射及干碱法通过局部内加热和强化传质的作用对叔胺化反 应过程影响的机理；在此基础上，快速、高产率地合成了高纯、结晶的DMDAAc，其聚合 物絮凝效果明显提高。 l 2实验方法 1．2．1微波辐射、超声辐射及半干碱法合成DMDAAc 在改装的微波炉、超声反应嚣或磁力搅拌器中，足量的冰水浴和搅拌下，将75m1二甲胺、 适量或过量的氯丙烯加入烧瓶中，设置微波或超声辐射功率和时间，加入或分批加入适量 50％NaOH溶液或固体NaOH，启动微波炉或超声： 反应数分钟后以固体加入余下氢氧化钠；再反应 B。 数分钟后，油水分离，有机相用固体氢氧化钠干 70 ∞ 燥；将干燥后的有机相和适量的烯丙基氯加入等 体积的丙酮中，恒温下静置2一12h，得白色晶体即 一sn 邑‘o 季胺盐单体：过滤，用丙酮洗涤，经减压蒸馏精 毫 10 制，得高纯、结晶的DMDAAC。 i。 2结果与讨论 DMDAAC合成反应是～个放热、非均相的竞争、 曲而“ 串级复杂反应，包括叔胺化和季铵化两步，叔胺 化反应在液液相界面上进行，季铵化反应在油相 1 Variationsof amine中进行，主要的平行副反应是氯丙烯的水解反应 Fig． dimethyI conversiollwith蹭“tion the ”““1。其中叔胺化反应速率取决于相内和相际的传 f．I聃．Using ice 质速率以及化学反应速率，是影响二步法产率和 batchadditioⅡmethodofN_oH；under waterb蚍band ofMW， 速率的关键因素。 stlrrIng；power 2．1微波、超声辐射和干碱法对二甲胺的转化率的 150W；usiⅡg B珈c仲wavc，蚰t椰au“g—dfopping； 影晌 NaOH：D 图1反映了在冰水浴下，微波、超声辐射和干 C删crowavc．∞lidsol谢N40H． Eu1口阳ound，一蝴珊ting_dr叩pjng； 碱法对二甲胺转