二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)聚合物的研究进展
2024年聚二甲基二烯丙基氯化铵市场分析现状

2024年聚二甲基二烯丙基氯化铵市场分析现状1. 引言聚二甲基二烯丙基氯化铵(Poly[diallyl dimethyl ammonium chloride], PDADMAC)是一种常见的阳离子聚合物,它具有优异的溶解性和吸附性能。
作为一种重要的化学品,PDADMAC在多个领域广泛应用。
本文将对PDADMAC市场的现状进行分析。
2. 市场规模及增长趋势根据市场研究数据,PDADMAC在过去几年的市场需求呈现出稳步增长的趋势。
其主要应用领域包括水处理、纸浆和造纸、油田、纺织品和染料等。
随着这些领域的发展,对PDADMAC的需求不断增加,市场前景广阔。
3. 主要应用领域3.1 水处理PDADMAC在水处理行业中被广泛应用于污水处理、工业废水处理和饮用水净化等方面。
其优良的吸附性能可以有效去除水中的悬浮物、胶体颗粒和有机物质,从而提高水质。
3.2 纸浆和造纸PDADMAC作为纸浆和造纸行业中的一种重要添加剂,具有增强纸张强度和纸张平整度的功能。
它可以增加纸张的抗拉强度和损伤阻力,提高纸质的品质。
3.3 油田在油田领域,PDADMAC被广泛应用于增黏剂的制备。
其高黏度特性能够增加油井水的粘度,提高运输效率,并在油井震动控制和沉降控制方面发挥重要作用。
3.4 纺织品和染料PDADMAC在纺织品和染料行业中作为染料助剂和防静电剂应用广泛。
它可以增强染料的吸附性能,提高染色效果,并具有除静电的效果。
4. 主要市场参与者PDADMAC市场中的主要参与者包括制造商、供应商和分销商。
这些参与者通过不断创新和与客户的密切合作,不断推动市场的发展和产品的升级。
5. 市场竞争格局PDADMAC市场竞争激烈,主要厂商之间的竞争主要集中在产品质量和价格上。
同时,创新能力和市场拓展能力也是厂商间竞争的关键因素。
6. 市场前景和发展趋势随着PDADMAC在各个领域的应用不断扩大,市场需求将进一步增加。
预计未来几年PDADMAC市场会保持稳步增长的态势。
二甲基二烯丙基氯化铵均聚反应原理

二甲基二烯丙基氯化铵均聚反应原理1. 引言二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)均聚反应是一种重要的聚合反应,它可以将DMDAAC单体分子通过聚合反应形成高分子聚合物。
DMDAAC均聚反应具有广泛的应用领域,包括水处理、纺织品、造纸、油田等领域。
本文将详细解释DMDAAC均聚反应的基本原理。
2. DMDAAC的结构和性质DMDAAC是一种带有正电荷的离子型单体,其结构如下所示:DMDAAC具有良好的水溶性,可以在水中形成稳定的溶液。
它的分子中含有两个反应活性的丙烯基基团,可以通过聚合反应进行均聚。
3. DMDAAC均聚反应机理DMDAAC均聚反应是一种自由基聚合反应,其反应机理如下:1.初始自由基生成:反应体系中加入引发剂(如过硫酸铵),在适当的温度下产生自由基。
2.自由基引发剂与DMDAAC反应:自由基与DMDAAC单体发生反应,将DMDAAC单体中的丙烯基基团引发聚合反应。
3.聚合链的生长:DMDAAC单体中的丙烯基基团通过自由基聚合反应逐步连接形成聚合链。
4.聚合链的传递:聚合链上的自由基可以与其他DMDAAC单体分子发生反应,将聚合链传递给其他单体分子,形成分支或交联结构。
5.聚合反应的终止:聚合反应会在一定条件下终止,例如反应体系中的引发剂消耗完毕,或者反应体系中的抑制剂作用引起反应停止。
4. DMDAAC均聚反应条件DMDAAC均聚反应的条件对于反应的效果和产物的性质具有重要影响。
以下是影响DMDAAC均聚反应的几个重要因素:1.温度:适当的反应温度可以促进反应速率和产物的分子量增加。
通常,DMDAAC均聚反应在50-70°C的范围内进行。
2.引发剂:引发剂选择和用量的不同会影响反应速率和产物的分子量分布。
常用的引发剂有过硫酸铵、过硫酸钾等。
3.溶剂:溶剂的选择和用量会影响反应速率和产物的分子量分布。
常用的溶剂有水、甲醇、乙醇等。
4.单体浓度:单体浓度的增加会促进反应速率和产物的分子量增加,但过高的单体浓度可能会导致反应过程不均匀。
聚二甲基二烯丙基氯化铵的合成及絮凝性能研究

聚二甲基二烯丙基氯化铵的合成及絮凝性能研究王任芳, 周珊珊, 李克华董汉平, 黄连华, 严忠(长江大学化学与环境工程学院, 湖北荆州434023)(新疆油田分公司勘探开发研究院, 新疆克拉玛834000)[ 摘要] 通过水溶液聚合, 选择浓度为65 %的二甲基二烯丙基氯化铵为反应单体, 过硫酸铵为引发剂, 乙二胺四乙酸二钠为助剂, 合成了絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵。
通过正交试验确定了合成的最佳条件并评价了合成产品的性能。
研究结果表明, 合成聚二甲基二烯丙基氯化铵各因素的最佳水平依次为反应温度为80 ℃, 过硫酸铵用量为1.6% , 乙二胺四乙酸二钠用量为0.12 % , 反应时间为8h , 引发剂用水量为9ml , 所得到的絮凝剂的除浊率可以达到94.4 %。
并初步讨论了合成产品PDMDAAC 与无机絮凝剂复配以及复合的絮凝效果, 取得较满意的效果。
[ 关键词] 絮凝剂; 聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC) ; 污水处理; 剩余浊度; 除浊率[ 中图分类号] O6321 12 [ 文献标识码] A [ 文章编号] 1673 1409 (2006) 03 0044 04 采用絮凝剂通过絮凝沉降法处理工业废水是目前国内外普遍采用的一种既经济又简便的水质处理方法。
无机高分子絮凝剂是目前全世界广泛使用的一种絮凝剂, 一般都具有强烈的吸附电中和能力, 但其也存在着分子量相对较低、在水中的稳定性较差、投药量较高、产生的污泥量较多、在絮凝过程中实现颗粒间粘结架桥的能力有限等缺点。
有机高分子是在各种水处理过程中经常使用的絮凝剂, 作为絮凝剂的有机高分子一般都具有很大的分子量和线性的长分子链结构, 具有很强的颗粒间架桥能力, 但除阳离子型有机高分子外, 阴离子型和非离子型有机高分子不具有电中和能力。
同无机絮凝剂相比, 它具有用量少、絮凝速度快、生成污泥量少等优点。
因此, 研制阳离子型有机高分子絮凝剂、无机高分子与有机高分子的复合型絮凝剂, 使之既能发挥无机高分子的吸附电中和作用又能发挥有机高分子的粘结架桥作用。
二甲基二烯丙基氯化铵的辐射聚合和性质研究

( 京大 学 化学 与分 子 工程 学 院 北 摘要
北京 10 7 ) 08 1
对二 甲基 二 烯 丙基 氯化 铵进 行 了辐 射 聚合 , 到 线型 聚 合物 和交 联 的水 凝胶 , 得 实验 测胶 的 凝 胶 分 数 、 衡 溶 胀 与 剂 量 的 关 系 . 果 表 明 聚 二 甲基 二 烯 丙 基 氯 化 铵 水 凝 胶 的 凝 胶 含 平 结
量 与剂 量 的关 系符 合 C a eb- i e 公 式 , 推 S+S/ :2求 得 凝 胶 剂量 D , 而 求 出 G ) 值 ; 首 次 利 hr syPn r l n 外 1 2 从 ( 等 并 用 二 甲基二 烯 丙基 氯 化铵 及其 聚 合物 稀水 溶 液 的电导 率 与 浓 度 的线 性 关 系 , 展 了一 种对 电解 质 的辐 射 聚 合 发
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2O 02年 第 6 o卷 第 8期 ,10 57~11 52
化 学 学 报
ACI CHI I ' A M CA I CA S NI
Vo .6 1 0.2 2 O0
No.8,1 0 5 7— 1 2 51
二 甲 基 二 烯 丙 基 氯 化 铵 的 辐 射 聚 合 和 性 质 研 究
A s at Lna o p l r ad h doeso i lli e y mm nu c l ie ( A MA b t c ierhmo y s n y rgl fda ydm t l o im ho d D D C) w r r o me l h a r ee
s nhe ie b a y t sz d y g mma ir d ai n.Th ea in hi e we n c n e so ra ito e rl to s psb t e o v rin,mo e u a ih d o e o e lc lrweg ta n d s ft h p lme ia in we t did.Th e u t ho ta e rl t n h p b t e n te g lfa to d do e i n o y rz to r su e e e r s l s w h tt ea i s i we h e r in a s S i s h o e c n
二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)聚合物的研究进展

二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)聚合物的研究进展张家港凯宝来环保科技有限公司摘要二甲基二烯丙基氯化铵聚合物(DMDAAC)是一种价格较低的阳离子型聚季铵盐电解质,有着广泛的用途。
作者对DMDAAC聚合物的结构、性质、合成及应用做了概述,指出了影响其聚合的因素以及提高其性能的措施,并对其未来发展做了展望。
关键词二甲基二烯丙基氯化铵聚合物,聚合方式,絮凝剂作为一种水溶性阳离子聚合物,二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的均聚物(PDMDAAC)及其共聚物具有正电荷密度高、水溶性好、分子量易于控制、高效无毒、造价低廉等优点,因此被广泛应用于石油开采、造纸、采矿、纺织印染、日用化工以及水处理等领域〔1~15〕,成为当代化学界的一大研究热点。
国外自50年代就对其进行了大量的研究,并投入了大规模工业生产;我国对其研究起步较晚,虽然实现生产工业化,但其产品性能与应用范围与国外还存在着一定的差距。
在此对国内外关于DMDAAC聚合物的研究做一综述。
1 结构与性质1.1 结构1951年,Butler和Ingley首先报导〔16〕了二烯丙基季铵盐用特丁基过氧化氢引发得到的聚合物为水溶性的,而不是象他们预期的那种不溶的交联的树脂(三烯丙基或四烯丙基季铵盐聚合往往形成该类物质)。
1955年,Butler通过红外光谱和加氢实验,指出二烯丙基胺类聚合物为六元环结构,它们是通过分子内和分子间成环反应,从而增长为一线型环状聚合物〔17〕。
到60年代早期,有些研究者认为此类物质中也存在五元环结构,形成的五元环自由基不如六元环自由基稳定,而且五元环比六元环有较高的能量,从而不是热力学稳定产物。
随着核磁共振在60年代的应用,越来越多的研究者认为此结构应为五元环,反应过程受动力学控制而非热力学控制〔18〕。
W.Jaeger等〔19〕通过放射化学法测定残余双键,发现水中自由基聚合的产物中含有0.1%~3%的双键,通过计算得到,环状聚合和带一侧基双键的线型聚合的速率常数之比超过了100,所以PDMDAAC主要含有吡咯环,而且发现其顺反异构体的比例为6∶1。
二甲基二烯丙基氯化铵聚合物研究新进展_李娟

PDMDAAC 中含有氮原子和氢原子,可在氢 键作用下与其他能形成氢键化合物进行自组装。 同时,其带正电荷的离子基团也可通过静电作用 与带负 电 荷 基 团 的 物 质 进 行 层 层 自 组 装[30,31]。 如 Liu 等[32] 利 用 碳 纳 米 管 和 PDMDAAC 在 Si / SiO2 基体材料上进行层层自组装制备了高湿度 的传感器。通过热处理能有效提高复合材料的电 阻稳定性,湿度为 20% ~ 98% 时,阻抗呈指数增 加。与纯碳纳米管相比,该复合材料对湿度具有 更高的敏感性。Fiorentino 等[33]通过 PDMDAAC 和蘑菇酪氨酸酶的层层自组装制备了光生物传感 器,可用于检测酚类化合物。酶的固定是生物传
DMDAAC 空间位阻大,活性低,与不同的单 体共聚,其 转 化 率 差 别 也 较 大。陈 丽 珠 等[25] 对 PDA 的研究发现,DMDAAC 的转化率仅为 44% ; 而采用 AM 的 同 分 异 构 体 N - 乙 烯 基 甲 酰 胺 ( NVF) 与 DMDAAC 共聚,DMDAAC 的转化率可 达 90% 以上[26]。 2. 2 接枝共聚
DMDAAC 可与某些天然高分子接枝共聚,得 到具有合成高分子和天然高分子双重性质的接枝 产物。与常用的絮凝剂聚合物氯化铝 ( PAC) 和 PAM 相比,接枝共聚物用量少,除浊率高[27]。阳 离子共聚物与活性污泥中带负电的微细颗粒在静 电力的作用下,迅速吸附絮凝,加快了污泥沉降速 度[28]。DMDAAC、AM 和木质素接枝共聚后,共聚 物中的阳离子通过静电作用吸附在金属表面的阴 极区,阻止 H + 进一步接近金属; 氮原子中的孤对 电子与金属空的 d 轨道形成配位键,阻碍了水分 子靠近金属表面,减缓金属的腐蚀[29]。 2. 3 层层自组装
二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的研究进展

第19卷第9期2002年9月精细化工FINE CHEMICA LSVol.19,No.9Sep.2002功能材料二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的研究进展Ξ张跃军1,顾学芳2(11南京理工大学化工学院,江苏南京 210094;21南通师范学院化学系,江苏南通 226007)摘要:对二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺的共聚物PDA 在合成、分析和应用方面的研究进展进行了综述。
分析归纳了影响聚合反应过程和产物性能的诸因素,例如:单体的纯度,反应的热效应,单体的转化率和PDA 产物分子链段的均匀性等。
讨论了合成PDA 的水溶液聚合、反相乳液聚合和反相悬浮聚合等方法。
对共聚物PDA 的平均相对分子质量、结构表征、残留单体的含量和阳离子单体转化率等的测定方法进行了系统阐述。
对PDA 在诸多领域,如:日用化工、污水处理、造纸、采矿、石油工业等行业的应用情况作了分类阐述。
在此基础上对PDA 的应用和开发前景作了展望。
关键词:二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物;分析;应用中图分类号:TQ314.253 文献标识码: 文章编号:1003-5214(2002)09-0521-07 二甲基二烯丙基氯化铵(dimethyldiallylammon 2ium chloride ,简称为DMDAAC )的均聚物(Poly 2DMDAAC ,简称为PDMDAAC )及其与丙烯酰胺(acrylamide ,简称为AM )的共聚物(Poly DMDAAC 2AM ,简称为PDA )是阳离子型聚电解质,其化学结构通常表示如下[1]:α_CH CH CH 2C H 2CH βm _CH 2CH ηγCONH 2C H 2N CH 3H 3CC 或α_CH 2C CH 2HCH βm _CH 2CH ηγCONH 2C H 2N CH 3H 3C PDA (六元环结构) PDA (五元环结构) 与其他阳离子聚丙烯酰胺类聚电解质相比,其分子结构具有大分子链上所带正电荷密度高、水溶性好、高效无毒、阳离子单元结构稳定、p H 适用范围广等优点,因此被广泛应用于石油开采、造纸、采矿、纺织印染、日用化工及水处理等领域中,成为当前国内应用基础领域研究的热点之一[2~6]。
聚二烯丙基二甲基氯化铵的合成及其应用研究

标题:聚二烯丙基二甲基氯化铵的合成及其应用研究1. 引言聚二烯丙基二甲基氯化铵是一种重要的离子聚合物,具有广泛的应用前景。
其合成方法和应用研究对于相关领域的发展具有重要意义。
2. 聚二烯丙基二甲基氯化铵的合成方法2.1 离子聚合法合成离子聚合法是一种常见的合成聚二烯丙基二甲基氯化铵的方法,通过将二甲基氯化铵单体进行聚合反应,得到目标产物。
2.2 溶液共聚合法合成溶液共聚合法是另一种常用的合成方法,通过将二烯丙基二甲基氯化铵和其他单体在溶液中进行共聚合反应,可以得到聚二烯丙基二甲基氯化铵及其共聚物。
3. 聚二烯丙基二甲基氯化铵的应用研究3.1 高分子电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵具有优良的离子传输性能,可用作高分子电解质材料,用于锂离子电池、燃料电池等领域。
3.2 抗菌材料由于聚二烯丙基二甲基氯化铵具有良好的抗菌性能,可以将其用于医疗器械、防护服等抗菌材料的制备。
3.3 油田用高分子材料聚二烯丙基二甲基氯化铵可以作为油田用高分子材料,用于粘土稳定剂、破乳剂等方面,具有良好的应用前景。
4. 个人观点和理解聚二烯丙基二甲基氯化铵作为一种重要的聚合物材料,在多个领域具有广泛的应用前景。
在合成方法和应用研究方面,还有许多待探索和完善的地方,希望能够有更多的科研人员投入到相关领域的研究中,推动相关技术的进步。
5. 总结聚二烯丙基二甲基氯化铵是一种重要的离子聚合物,其合成方法和应用研究对于多个领域的发展具有重要意义。
通过不断探索和研究,相信聚二烯丙基二甲基氯化铵在未来会有更广泛的应用和发展空间。
至此,以上就是对于聚二烯丙基二甲基氯化铵的合成及其应用研究的深度解析。
希望本文的内容能够为您提供一定的帮助,并带给您新的启发。
6. 目前的研究状况目前,聚二烯丙基二甲基氯化铵的合成方法和应用研究已取得了一定的进展,但仍存在一些问题和挑战。
在合成方法方面,目前存在着一些工艺上的不足,如反应条件不够温和、产物纯度不高、反应效率较低等问题,需要进一步优化和改进合成工艺。
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二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)聚合物的研究进展张家港凯宝来环保科技有限公司摘要二甲基二烯丙基氯化铵聚合物(DMDAAC)是一种价格较低的阳离子型聚季铵盐电解质,有着广泛的用途。
作者对DMDAAC聚合物的结构、性质、合成及应用做了概述,指出了影响其聚合的因素以及提高其性能的措施,并对其未来发展做了展望。
关键词二甲基二烯丙基氯化铵聚合物,聚合方式,絮凝剂作为一种水溶性阳离子聚合物,二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的均聚物(PDMDAAC)及其共聚物具有正电荷密度高、水溶性好、分子量易于控制、高效无毒、造价低廉等优点,因此被广泛应用于石油开采、造纸、采矿、纺织印染、日用化工以及水处理等领域〔1~15〕,成为当代化学界的一大研究热点。
国外自50年代就对其进行了大量的研究,并投入了大规模工业生产;我国对其研究起步较晚,虽然实现生产工业化,但其产品性能与应用范围与国外还存在着一定的差距。
在此对国内外关于DMDAAC聚合物的研究做一综述。
1 结构与性质1.1 结构1951年,Butler和Ingley首先报导〔16〕了二烯丙基季铵盐用特丁基过氧化氢引发得到的聚合物为水溶性的,而不是象他们预期的那种不溶的交联的树脂(三烯丙基或四烯丙基季铵盐聚合往往形成该类物质)。
1955年,Butler通过红外光谱和加氢实验,指出二烯丙基胺类聚合物为六元环结构,它们是通过分子内和分子间成环反应,从而增长为一线型环状聚合物〔17〕。
到60年代早期,有些研究者认为此类物质中也存在五元环结构,形成的五元环自由基不如六元环自由基稳定,而且五元环比六元环有较高的能量,从而不是热力学稳定产物。
随着核磁共振在60年代的应用,越来越多的研究者认为此结构应为五元环,反应过程受动力学控制而非热力学控制〔18〕。
W.Jaeger等〔19〕通过放射化学法测定残余双键,发现水中自由基聚合的产物中含有0.1%~3%的双键,通过计算得到,环状聚合和带一侧基双键的线型聚合的速率常数之比超过了100,所以PDMDAAC主要含有吡咯环,而且发现其顺反异构体的比例为6∶1。
此吡咯环在3、4位用—CH2—CH2—连结,在线型链中也含有少量的侧基双键。
DMDAAC共聚物则是单体以五元环的形式与其它单体共聚而成。
1.2 性质PDMDAAC和P(DMDAAC/AM)为白色易吸水粉末,溶于水、甲醇和冰醋酸,不溶于其它溶剂;商品一般为水溶液。
呈中性,干燥后略黄。
在室温下PDMDAAC水溶液在pH=0.5~14范围内稳定,P(DMDAAC/AM)水溶液在碱性介质中发生部分水解。
均聚物和共聚物分子都带正电荷,水溶液和吸湿性固体粉末具有导电性,导电机理为离子迁移导电〔1〕。
Huang和Reichert〔20〕研究了PDMDAAC在不同温度段内的热失重情况。
53.3~130℃失重是因为失水;130~200℃间保持不变;200~310℃失重41.4%,是因为热分解。
在整个升温过程中未发现熔点。
分子量为3.3×104的PDMDAAC的玻璃化温度为8℃。
PDMDAAC水溶液的粘度行为具有显著的聚电解质效应。
特性粘数随外加盐浓度的增加而下降,当NaCl浓度大于1M时,特性粘数随外加盐浓度的变化比较小。
用乌氏粘度计在30℃下的1M NaCl溶液中测得特性粘度,可根据[η]=1.12×10-40.82得到粘均分子量〔21〕。
2 DMDAAC聚合物的合成2.1 聚合方式2.1.1 水溶液聚合单体溶液一般在60%左右,在通N除氧的条件下,用适量引发剂在引发剂的2适宜温度范围内引发聚合,聚合过程中还可加入其它助剂以提高聚合物性能。
此法工艺简单,成本较低,产品直接应用,不必回收溶剂,因此应用最为广泛。
引发剂多采用无机过氧类引发剂,如过硫酸钾、过硫酸铵等;氧化还原引发体系,如过硫酸盐—脂肪胺,过硫酸盐—EDTA等;国外还采用水溶性偶氮类引发剂。
单纯的过硫酸盐引发剂能氧化单体中的Cl-生成Cl自由基而终止反应,因此聚合物分子量不是很高,而且分子量分布不易控制。
而水溶性偶氮类引发剂价格昂贵,不适合中国国情。
因此,氧化还原引发体系值得进一步研究。
为使聚合物性能得到提高,而且工艺尽量简单,国外的研究者做了许多尝试。
例如:可在不必除去NaCl甚至在增加NaCl的情况下聚合〔22,23〕;加入F-以提高分子量和转化率〔24〕;分阶段加入共聚单体并加入链转移剂来控制阳离子度和分子量〔25〕;加入碱金属或铵的亚硫酸氢盐以控制聚合物的粘度〔26〕;采用新工艺使溶液在沸点以上的温度,聚合与干燥同时进行,以得到干的固体聚合物〔27〕等等。
这些尝试都取得了一定的效果。
而国内在这方面做的不多,因此有必要在此方面做些工作,以提高产品质量,并且简化工艺。
2.1.2 有机相溶液聚合和沉淀聚合有机相溶液聚合与水溶液聚合不同的是,溶剂不是水而是采用有机溶剂,如甲醇、DMSO等。
溶剂的选择比较重要:一要考虑到单体和聚合物的溶解性;二要考虑溶剂的链转移常数,应选择链转移常数小的溶剂,否则会使分子量下降。
这种方法操作比较复杂,产品在有机相中不能直接应用,溶剂回收困难。
因此,这种方法用得不多,主要用于实验室研究。
当采用的溶剂只能溶解单体,而不能溶解聚合物或只能部分溶解时,聚合物便会从溶液中析出。
在这种情况下,这种方法可归为沉淀聚合。
沉淀聚合法虽然聚合物分离提纯较简单,分子量分布较窄,但想得到高分子量的聚合物却比较困难。
因此,其应用受到限制。
2.1.3 乳液聚合和悬浮聚合因为DMDAAC水溶性极强,因此乳液聚合主要是反相乳液聚合。
采用低HLB 值的单体乳化剂(如山梨醇脂肪酸盐等),使单体水溶液和溶剂(可采用苯、二甲苯、矿物油等)形成油包水型(W/O)的乳液,必要时可加入稳定剂使之更加稳定,然后加入油溶或水溶引发剂引发聚合,这种方法具有聚合速率高,聚合物分子量高(可达几百万),分子量分布窄,产品性能好等特点。
DMDAAC与别的单体共聚时,一般竞聚率较低,因此导致在共聚物中的含量较低,为克服这种问题,有人采用反相微乳液聚合〔28〕。
微乳液可使单体间的活性差值缩小,从而使DMDAAC在聚合物中的含量得到提高,阳离子度增大,聚合物的性能得到改善。
当单体以小液滴的形式悬浮在体系中时,这种聚合方法可归为悬浮聚合。
这种方法不用乳化剂而是采用分散剂或悬浮剂。
DMDAAC采用悬浮聚合的报导不多,产品的性能也不比其它方法更好。
乳液聚合和悬浮聚合都存在着操作复杂,溶剂回收需破乳等繁琐工序,生产效率低,设备利用率低等缺点。
但如果想得到高质量的产品,可以采用乳液聚合的方法。
2.1.4 其它方法其它方法还有γ-射线辐射聚合、荧光聚合等,这些方法在工业生产中应用不多。
Hunter等人报导〔29〕DMDAAC可用双引发剂,即常用引发剂(如过硫酸铵等)和光致还原剂(如核黄素等),在不必除氧的条件下,由白炽灯光或日光灯光引发聚合,而且得到的PDMDAAC分子量可达290万。
综上所述,DMDAAC聚合物主要通过自由基聚合而得。
其中,水溶液聚合和反相乳液聚合在工业生产中的应用最广。
水溶液聚合最为普遍,也最经济;反相乳液聚合虽然操作复杂,但可以得到高质量的产品。
2.2 影响聚合的因素影响DMDAAC聚合(主要是水溶液聚合)的因素除引发剂浓度、单体浓度以及杂质等常见因素外,还有以下几个因素。
2.2.1 单体的自阻聚作用DMDAAC属烯丙基类单体,烯丙基类单体具有自阻聚作用,这是由衰减链转移造成的。
由于单体烯丙基C—H(连在双键α位置上的C—H)键很弱,而链自由基活泼,结果向单体转移而终止。
所形成的烯丙基自由基很稳定,不能再引发,而相互或与其它增长自由基终止,相当于阻聚剂的终止作用。
自阻聚作用使DMDAAC很难达到高的聚合度。
2.2.2 聚合助剂的影响实验发现,少量的Na4EDTA能显著提高产品粘度和聚合物的性能〔30〕。
产品粘度在Na4EDTA浓度为100×10-6~200×10-6时达到最大,然后下降;残余单体浓度也随Na4EDTA浓度的增大而下降,最后基本不变。
Na4EDTA之所以有此效果,很可能是因为络合了能影响聚合的微量金属元素离子,而且参与了引发。
还有一些助剂则可改善聚合物的水溶性〔31〕。
2.2.3 Cl-的影响Cl-主要来自单体本身和单体合成时产生的NaCl。
Jaeger等〔32〕推导了聚合的总速率方程,发现引发速率Ri ∝[Cl-],链增长速率Rp∝[Cl-]0.5,说明Cl-浓度高时有助于提高聚合速率。
但是,S2O82-与Cl-在pH<7时能产生Cl2,而Cl原子则能充当链终止剂,从而使分子量下降。
因此,可以这样认为,没有Cl 原子形成的引发必然导致聚合物的高分子量。
基于这一点,我们可以考虑使用不能氧化Cl-的水溶性偶氮类引发剂来提高分子量。
DMDAAC之所以比DMDAABr(二甲基二烯丙基溴化铵)更易聚合,PDMDAAC比PDMDAABr具有更高的转化率和分子量,则是因为Br-比Cl-更易氧化,生成Br2终止了聚合。
由此可演绎出,F-的存在有可能使转化率和分子量更高,Butler等人则申请了此项专利〔24〕。
由此可以看出:(1)常用的过硫酸盐并不是最好的引发剂,尤其在考虑分子量的时候;(2)水溶性偶氮类引发剂能得到高分子量聚合物,但聚合速率不高,提高温度可提高速率,但不能提高聚合度,因为此时链转移变得比较突出;(3)在用过硫酸盐引发时,单体溶液中的NaCl应尽量除去以提高聚合物分子量,在用偶氮类引发时,NaCl的存在反而会提高聚合物分子量和聚合速率;(4)为了使过硫酸盐类引发剂在引发时不氧化Cl-,可使其与胺类物质,如三乙醇胺等建立氧化还原引发体系,从而既保证了聚合速率,又提高了聚合物分子量。
2.3 为提高聚合物性能而采取的措施PDMDAAC虽然具有高密度的正电荷,但也存在着一些不足,例如:受衰减链转移等因素的影响致使分子量不高,以及其强烈的亲水性而疏水性不强等等。
这些不利之处在一定程度上限制了它的应用。
为了更好地发挥其性能,充分利用其高效、无毒、价格较低的优点,国外研究者采取了许多措施来改善其性能,归纳如下:(1)与活泼单体共聚,以提高分子量。
常用的共聚单体是丙烯酰胺(AM)。
P(DMDAAC/AM)的分子量很容易达到百万以上,而PDMDAAC则比较困难。
在水处理方面,分子量提高有助于增强聚合物的吸附架桥功能,但分子量提高的同时是DMDAAC在共聚物中含量的降低,也就是阳离子度的降低,从而影响了聚合物的电中和性能。
这对矛盾促使不少研究者做了大量工作来寻找最佳的分子量和最佳的阳离子度,从而使聚合物的性能达到最佳。
另外,我们也应该从另一方面考虑,就是寻找活泼的阳离子单体与DMDAAC 共聚,增加分子量的同时,又不降低阳离子度。