王永芝

( 天津泰倫特化學有限公司，天津 300405)

水溶性聚季銨鹽合成研究

王永芝

( 天津泰倫特化學有限公司，天津 300405)

以四甲基乙二胺和二氯乙醚為原料，通過改變反應溫度、反應時間、原料配比及催化劑用量，采用聚合法制備水溶性聚季銨鹽(PODEDED)，同時通過正交試驗確定了最優(yōu)反應條件：反應時間8h，反應溫度100℃，反應物摩爾比1∶1，催化劑用量0.6%。優(yōu)選條件下，單體轉化率達到98.2%。

水溶性聚季銨鹽；殺菌劑；正交實驗

季銨鹽類殺菌劑是研究較多的一類陽離子殺菌劑，自 1935 年德國人G. Domark發(fā)現烷基二甲基氯化銨的殺菌作用并利用其處理軍服以防止傷口感染以來，季銨鹽類抗菌劑的研究一直是研究者關注的重點，目 前 該 類 抗 菌 劑 已 經 發(fā) 展 到 第 5 代[1-2]。但此類殺菌劑存在毒性、刺激性較大和易起泡等缺點。人們在使用的過程中發(fā)現小分子季銨鹽殺菌劑存在一定的抗藥性，且投加濃度越來越高[3]。與小分子季銨鹽相比，高分子季銨鹽抗菌劑不僅毒性較低，還具有比小分子抗菌劑更好的抗菌性能。水溶性聚季銨鹽(PODEDED)就屬于水溶性良好的陽離子聚季銨鹽產品[4]。

本文以四甲基乙二胺和二氯乙醚為原料，在催化劑條件下聚合反應合成含長鏈烷基的水溶性高分子聚季銨鹽，通過正交試驗確定了最優(yōu)反應條件，利用紅外光譜表征合成產物的結構，并考察了聚合反應的單體轉化率。C-Cl鍵斷裂，與四甲基乙二胺發(fā)生共聚合反應，一步法合成PODEDED。方程式如下：

1 實驗

1.1 試劑與儀器

試劑：四甲基乙二胺、二氯乙醚、催化劑(均為AR)。

儀器：BRUKER TENSOR 27傅里葉紅外光譜儀，Agilentl100高效液相色譜分析儀(C8柱：150mm×4.6mm)。

1.2 聚季銨鹽的合成

合成原理：在催化劑的條件下，二氯乙醚的

合成反應：采用電動攪拌、自動控溫的合成裝置，在裝有溫度計的250mL的三口燒瓶中，加入一定摩爾比的二氯乙醚、四甲基乙二胺和催化劑，邊攪拌邊加熱，最后升溫至反應溫度，反應至預定時間即可。

1.3 檢測

采用色譜法測定反應產物四甲基乙二胺的含量，并計算單體轉化率。色譜條件：Agilentl 100高效液相色譜分析儀(C8柱，150mm×4.6mm)，流動相：四氫呋喃；流速：1.0mL·min-1；進樣量：50μL；柱溫：25℃。

2 結果與討論

2.1 正交實驗設計及分析

實驗選擇反應時間、反應溫度、反應物摩爾比和催化劑用量這4個最主要的影響因素，每個因素確立3個水平，因素水平表如表1所示。采用4因素3水平L9(34)正交試驗設計對條件進行探討，結果見表2、表3。

表1 正交因素水平

表2 L9(34)正交試驗的設計結果

表3 L9(34)正交試驗的計算結果

由表3的極差分析可知，影響聚季銨鹽合成轉化率的因素優(yōu)先順序為：反應溫度、反應時間、催化劑用量和反應物摩爾比。聚季銨鹽的最優(yōu)合成條件為：反應時間8h，反應溫度100℃，反應物摩爾比1∶1，催化劑用量0.6%。

2.2 聚季銨鹽的紅外譜圖

將在最優(yōu)條件下合成的聚季銨鹽產物，用KBr涂抹法在紅外光譜儀上進行紅外分析，其紅外譜圖見圖1。從產物的紅外圖可以看出，原料C-Cl鍵在752cm-1吸收峰消失，1125cm-1處有寬的C-O-C醚鍵的吸收峰，說明反應獲得了預期的結果。

圖1 聚季銨鹽的紅外光譜

2.3 制得的聚季銨鹽的單體轉化率

在確定了物料摩爾比情況下，重點考察了反應時間對單體轉化率的影響，實驗結果見圖2，反應時間在8h單體轉化率趨于穩(wěn)定。

圖2 聚季銨鹽的單體轉化率

3 結論

1）以四甲基乙二胺和二氯乙醚為原料，通過改變反應溫度、反應時間、原料配比及催化劑用量，采用聚合法制備水溶性聚季銨鹽(PODEDED)，同時通過正交試驗確定了最優(yōu)反應條件：反應時間8h，反應溫度100℃，反應物摩爾比1∶1，催化劑用量0.6%。

2）以最優(yōu)條件合成的水溶性聚季銨鹽(PODEDED)，單體轉化率達到98.2%。

[1] 張漢杰.循環(huán)冷卻水中殺生劑適宜使用條件的研究[J].化學工業(yè)與工程技術，2006，27(4)：7-9.

[2] 佟會，邱數毅.季銨鹽類抗菌劑及其應用研究進展[J].貴州化工，2006，31(5)：1-7.

[3] Stuoevetsky J, Starosvetsky, D mrnlon R. Identification of Microbiogically Influenced Corrosion(MIC) in Industrial Equipment Failures [J]. Eng.Failure Anal., 2007, 14(8): 1500-1511.

[4] 趙敏，趙殿生.循環(huán)冷卻水用殺生劑的種類及其發(fā)展方向[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2006(1)：38-40.

Synthesis of Water-soluble Ammonium Polymer

WANG Yong-zhi
(Tianjin Talent-chemical Co. Ltd., Tianjin 300405, China)

Water-soluble ammonium polymer poly[oxyethylene (dimethylimino) ethylene-(dimethylimino)ethylenedichloridel (PODEDED) was synthesized by polymerization reaction with tetramethylethylenediamine and bis-(2-chloroethy1)ether as raw materials. The optimum conditions were as followed: the amount of catalyst 0.6%, the mole ratio was 1∶1, reaction temperature was 100℃, reaction time 8h. Under the conditions, the yield of 98.2% was achieved.

water-soluble ammonium polymers; biocide; orthogonal design method

TQ 113.7+9

A

1671-9905(2016)04-0024-02

2016-02-22