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第45卷第4期
化工技术与开发
Vol45 No 4
2016年4月
Technology & Development of Chemical Industry
Apr.2016
水溶性聚季铵盐合成研究
王永芝
(天津泰伦特化学有限公司,天津300405
摘要:以四甲基乙二胺和二氯乙为原料,通过改变反应温度、反应时间、原料配比及催化剂用量,采用聚
合法制备水溶性聚季铵盐 PODEDED,同时通过正交试验确定了最优反应条件:反应时间8h,反应温度100℃,反应
物摩尔比1:1,催化剂用量0.6%优选条件下,单体转化率达到98.2%。
关键词:水溶性聚季铵;杀菌剂;正交实验
中图分类号:T113.79
文献标识码
文章编号:1671-9906201604002402
季铵盐类杀菌剂是研究较多的一类阳离子杀菌C-I健断裂,与四甲基乙二胺发生共聚合反应,
剂,自1935年德国人G. Domark发现烷基二甲基氯步法合成 PODEDED。方程式如下
化铵的杀菌作用并利用其处理军服以防止伤口感染
以来,季铵盐类抗菌剂的研究一直是研究者关注的
CHI
N-CH, CH-N
重点,目前该类抗菌剂已经发展到第5代
CHI
但此类杀菌剂存在毒性、刺激性较大和易起泡等缺
三。人们在使用的过程中发现小分子季铵盐杀菌剂催化剂
CH2CH2ーN-CH1CH1_0)-CH2CH2+·2nC!
存在一定的抗药性,且投加浓度越来越高。与小分△
CH
子季铵盐相比,高分子季铵盐抗菌剂不仅毒性较低
还具有比小分子抗菌剂更好的抗菌性能。水溶性聚
合成反应:采用电动搅拌、自动控温的合成装置,
季铵盐( PODEDED)就属于水溶性良好的阳离子聚季在装有温度计的250mL的三口烧瓶中,加入一定摩尔
铵盐产品。
比的二氯乙醚、四甲基乙二胶和催化剂,边搅拌边加
本文以四甲基乙二胺和二氯乙瞇为原料,在催热,最后升温至反应温度,反应至预定时间即可
化剂条件下聚合反应合成含长链烷基的水溶性高分1.3检测
子聚季铵盐,通过正交试验确定了最优反应条件,利
用红外光谱表征合成产物的结构,并考察了聚合反
采用色谱法测定反应产物四甲基乙二胺的含
应的单体转化率。
量,并计算单体转化率。色谱条件: Agilent100高
效液相色谱分析仪(C8柱,150mx4.6mm),流动相:
1实验
四氢呋喃;流速:1.OmL?min';进样量:50pL;柱温
25℃。
1.1试剂与仪器
(初始单体含量一残留单体含量
单体转化率/%
×100%
试剂:四甲基乙二胺、二氯乙醚、催化剂(均为
初始单体含量
AR)o
2结果与讨论
仪器: BRUKER MENSOR27傅里叶红外光2.1正交实验设计及分析
谱仪, Agilent100高效液相色谱分析仪(C8柱:
实验选择反应时间、反应温度、反应物摩尔比和
150mm×4.6mm)e
催化剂用量这4个最主要的影响因素,每个因素确
1.2聚季铵盐的合成
立3个水平,因素水平表如表1所示。采用4因素
合成原理:在催化剂的条件下,二氯乙醚的3水平14(3が)正交试验设计对条件进行探讨,结果见
收稿日期:2016-02-22
第4期
王永芝:水溶性聚季铵盐合成研究
表2、表
表1正交因素水平
试验因素
水平反应时间反应温度反应物催化剂用量
摩尔比
0
90
0.6
表2L4(3)正交试验的设计结果
素
实验结果
3500300025002000
试验号
图1聚季铵盐的红外光谱
11(4)1(80)1(1:1.0)1(0.2)50.82
21(4)2(90)2(1:1.1)2(0.4)55.91
2.3制得的聚季铵盐的单体转化率
31(4)3(100)3(1:1.2)3(0.6)78.4
在确定了物料摩尔比情况下,重点考察了反应
42(6)1(80)2(1:1.1)3(0.6
时间对单体转化率的影响,实验结果此图2,反应时
52(6)2(90)3(1:1.2)1(0.2)80.66
间在8h单体转化率趋于稳定。
2(6)3(100)1(1:1,0)2(0.4)93.8
100
72(8)1(80)3(1:1.2)2(0.4)56.78
80
2(8)2(90)1(1:1.0)3(0.6)86.80
92(8)3(100)2(1:1.1)1(0.2)98.26
表3L4(3)正交试验的计算结果
反应时间反应温度反应物催化剂
因素
摩尔比用量%
185.16
181.12
231.47
229.74
223.37
反应时问/h
图2聚季铵盐的单体转化率
241,.84
270.54
215.87
61.72
60.3777.16
76.58
3结论
74.46
75.90
68.85
80.61
90.18
71.96
79.58
1)以四甲基乙二胶和二氯乙瞇为原料,通过改
极差
20.96
10.73
变反应温度、反应时间、原料配比及催化剂用量,采
主次顺序
B>A>D>C
用聚合法制备水溶性聚季铵盐( PODEDED),同时通
优水平
A, B, C D
过正交试验确定了最优反应条件:反应时间8,反应
A,B: C1D:
温度100℃,反应物摩尔比1:1,催化剂用量0.6%
由表3的差分析可知,影响聚季铵盐合成转
2)以最优条件合成的水溶性聚季铵盐
化率的因素优先顺序为:反应温度、反应时间、催化( PODEDED,单体转化率达到982%。
剂用量和反应物摩尔比。聚季铵盐的最优合成条参考文献:
件为:反应时间8h,反应温度100℃,反应物摩尔比1张汉杰.循环冷却水中杀生剂适宜使用条件的研究J
1:1,催化剂用量0.6%。
化学工业与工程技术,2006,274):7-9.
2.2聚季铵盐的红外谱图
12」佟会,邱数毅.季铵盐类抗菌剂及其应用研究进J
贵州化工,2006,31(5):1-7
将在最优条件下合成的聚季铵盐产物,用KBr13 Stuoevelsky J, Slarosvelsky,D) marlon R. Identificalion of
涂抹法在红外光谱仪上进行红外分析,其红外谱图
Microbiogically Influenced Corrosion(MIC)in Industrial
见图1。从产物的红外图可以看出,原料C-C!鍵在
Equipment Failures [Jl. Eng Failure Anal. 2007. 14(8)
752cml吸收峰消失,1125cm'处有宽的C-0-C醚
1500-1511
14」赵敏,赵殿生.循环冷却水用杀生剂的种类及具发方
键的吸收峰,说明反应获得了预期的结果。
向