本发明专利技术提供一种多功能聚季铵盐及其制备方法，其制备原料包括有机二胺、丙烯酸酯和环氧氯丙烷，制备方法简单，制备原料易得，原料品种少，工艺过程安全高效。所述多功能聚季铵盐水溶液清晰透明，外观色泽浅。所述多功能聚季铵盐既具有多个环氧基和氯丙基、聚季铵阳离子亲水和抗菌功能，能够对所述天然高分子材料进行交联改性功能，还能赋予天然高分子材料抗静电功能、表面活性作用、柔软功能。柔软功能。
【技术实现步骤摘要】
一种多功能聚季铵盐及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种聚季铵盐，特别涉及侧链含环氧基和聚醚链的多功能聚季铵盐，属于功能高分子材料领域。
技术背景
[0002]N
‑
(2,3
‑
环氧氯丙基)三甲基氯化铵、N
‑
(2,3
‑
环氧氯丙基)三乙基氯化铵，以及具有类似功能的N
‑
(2
‑
羟基
‑3‑
氯丙基)三乙基氯化铵或N
‑
(2
‑
羟基
‑3‑
氯丙基)三甲基氯化铵等都用作淀粉或纤维素等天然高分子材料的小分子阳离子醚化剂，其是通过天然高分子材料上的O
‑
H或N
‑
H等活性基团与其中环氧基(或碱催化下的氯丙基)进行化学反应，在天然高分子主链上接枝季铵阳离子。如用于淀粉接枝制备季铵阳离子淀粉，与纤维素作用可以得到水溶性纤维素醚，与明胶作用可以制备阳离子明胶，还可以与木质素接枝，得到木质素季铵盐，弥补了所述天然高分子材料的性能缺陷，拓宽了这些天然高分子材料的应用范围和使用领域。但是由于所述小分子阳离子醚化剂的活性点(环氧基或氯丙基)单一，又极易受到水和催化剂的破坏，所以在天然高分子上接枝效率不高，原材料浪费严重，因此人们一直期望开发接枝效率高的阳离子醚化剂或改性剂。例如WO 2008/022062，US 20150210627，CN 104086511，CN110204710，CN104086512，CN108385415，CN107574691，CN105218688，US10280148等从不同原料出发，公开了一批多环氧基的单季铵盐，多环氧基的多季铵盐或者多环氧基的聚季铵盐，用作阳离子醚化剂或改性剂，对纤维素纤维、蛋白质纤维、淀粉、木材、纸张、聚酰胺等材料进行阳离子化改性与交联改性，接枝反应效率大幅提高，可达100％。另外所述多环氧基聚季铵盐也是制备导电聚合物、聚合物电解质、光电导材料的原料，或用作凝胶抗菌剂、表面活性剂、抗静电剂或柔软剂。因此，设计开发原料来源广，制备方法简单，技术工艺安全、功能多样性的分子链结构中含有环氧基和聚醚链的多功能聚季铵盐具有实际意义。
技术实现思路
[0003]本专利技术依据所述阳离子醚化剂或改性剂的功能和实际用途需要，提供一种多功能聚季铵盐，特别涉及侧链含环氧基和聚醚链的多功能聚季铵盐，其具有通式(A)或通式(B)所示结构：
[0004][0005]其中所述通式(A)或(B)中的选自C2～C
18
的亚烃基或R1选自H或CH3，n选自2～2000的自然数，R2选自其中m选自1～2000的自然数，R3选自C1～C
18
的烃基。
[0006]本专利技术提供的一种侧链含环氧基和聚醚链的多功能聚季铵盐，并且可通过调整通式(A)或(B)中的R3烃基大小或m值高低，分别能够赋予其亲水、憎水、抗静电、柔软等功能，从而满足多种生产生活领域的需要。又由于通式(A)或(B)中含有环氧基团或氯丙基不止一个，有利于提高与天然高分子的接枝效率，实现天然高分子聚合物的高效阳离子化改性、天然高分子主链的交联化改性、天然高分子的多功能化改性，丰富了改性天然高分子材料的特性、功能和用途，扩大其应用范围。
[0007]本专利技术所述一种多功能聚季铵盐的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一、侧链含聚醚链聚季铵盐的制备
[0009]称取有机二胺和有机溶剂于反应釜中，控制反应釜内物料温度0～90℃，搅拌下向
反应釜中加入丙烯酸酯，N2保护下反应2～72小时，制得通式(D)，如反应式(1)所示；然后控制反应釜内物料温度0～60℃，在2～20小时内，连续向反应釜中连续加入氯甲基环氧乙烷，制得通式(E)，如反应式(2)所示；此后将反应釜内物料温度提高到70～90℃，继续反应2～24小时后，蒸馏去除反应釜中的有机溶剂，制得通式(F)或通式(G)所示结构的侧链含聚醚链的聚季铵盐，如反应式(3)和反应式(3
’
)所示。
[0010][0011][0012]其中所述有机二胺具有通式(C)所示结构：
[0013][0014]其中所述通式(C)中的选自C2～C
18
的亚烃基或中的一种，所述m选自1～2000的自然数；
[0015]所述有机溶剂选自氯仿、四氢呋喃、1,4
‑
二氧六环、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、N
‑
甲基吡咯烷酮、二甲亚砜、N,N
‑
二甲基甲酰胺或N,N
‑
二甲基乙酰胺中的一种或两种以上，所述有机溶剂的用量是有机二胺、丙烯酸酯和氯甲基环氧乙烷用量质量总和的1
‑
10倍；
[0016]所述丙烯酸酯具有通式(H)所示结构：
[0017][0018]其中所述通式(H)中的R1选自H或CH3，R2选自其中m选自1～2000的自然数，R3选自C1～C
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的烃基；
[0019]所述有机二胺、丙烯酸酯和氯甲基环氧乙烷的用量摩尔比为1:1.8～2.2:2.0～2.5；
[0020]所述通式(D)、通式(E)、通式(F)或通式(G)中的选自C2～C
18
的亚烃基或R1选自H或CH3，n选自2～2000的自然数，R2选自其中m选自1～2000的自然数，R3选自C1～C
18
的烃基。
[0021]步骤二、多功能聚季铵盐的制备
[0022]将步骤一制得的通式(F)或(G)聚季铵盐溶于溶剂中，配制成饱和溶液投入反应釜中，搅拌下控制反应釜中物料温度至0～25℃，加入质量为通式(F)和(G)聚季铵盐质量总和0.2～2倍的环氧氯丙烷，搅拌反应4～48小时后，旋蒸去除溶剂和过量的环氧氯丙烷，制得通式(A)或(B)所示结构的侧链含环氧基和聚醚链的多功能聚季铵盐，如反应式(4)或反应式(4
’
)所示：
[0023][0024][0025]其中所述通式(F)、通式(G)、通式(A)或通式(B)中的选自C2～C
18
的亚烃基或
R1选自H或CH3，R2选自n选自2～2000的自然数；其中m选自1～2000的自然数，R3选自C1～C
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烃基；
[0026]所述溶剂选自水、环氧氯丙烷、氯仿、四氢呋喃、1,4
‑
二氧六环、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、N
‑
甲基吡咯烷酮、二甲亚砜、N,N
‑
二甲基甲酰胺或N,N
‑
二甲基乙酰胺中的一种或两种以上；
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0028](1)本专利技术提供的一种多功能聚季铵盐，其制备原料易得，原料配料品种少，制备方法简单，工艺过程安全高效；
[0029](2)本专利技术提供的所述多功能聚季铵盐水溶液清晰透明，外观色本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多功能聚季铵盐，特别涉及侧链含环氧基和聚醚链的多功能聚季铵盐，其具有通式(A)或通式(B)所示结构：其中所述通式(A)或通式(B)中的选自C2～C
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的亚烃基或R1选自H或CH3，n选自2～2000的自然数，R2选自其中m选自1～2000的自然数，R3选自C1～C
18
的烃基。2.依照权利要求1所述一种多功能聚季铵盐的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、侧链含聚醚链的聚季铵盐的制备:称取有机二胺和有机溶剂于反应釜中，控制反应釜内物料温度0～90℃，搅拌下向反应釜中加入丙烯酸酯，N2保护下反应2～72小时，制得通式(D)，如反应式(1)所示；然后控制反应釜内物料温度0～60℃，在2～20小时内，连续向反应釜中连续加入氯甲基环氧乙烷，制得通式(E)，如反应式(2)所示；此后将反应釜内物料温度提高到70～90℃，继续反应2～24小时后，蒸馏去除反应釜中的有机溶剂，制得通式(F)或通式(G)所示结构的侧链含聚醚链的聚季铵盐，如反应式(3)和反应式(3
’
)所示：
其中所述通式(D)、通式(E)、通式(F)或通式(G)中的选自C2～C
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的亚烃基或R1选自H或CH3，n选自2～2000的自然数，R2选自其中m选自1～2000的自然数，R3选自C1～C
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的烃基；所述有机二胺、丙烯酸酯和氯甲基环氧乙烷的用量摩尔比为1:1.8～2.2:2.0～2.5；所述有机溶剂的用量是有机二胺、丙烯酸酯和氯甲基环氧乙烷用量质量总和的1
‑
10倍；步骤二、多功能聚季铵盐的制备：将步骤一制得的通式(F)或(G)聚季铵盐溶于溶剂中，配制成饱和溶液投入反应釜中，搅拌下控制反应釜中物料温度至0～25℃，加入质量为通式(F)和通式(G)聚季铵盐质量总和0.2～2倍的环氧氯...
【专利技术属性】
技术研发人员：骆昱晖，张田林，
申请(专利权)人：江苏海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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