阳离子聚合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种阳离子聚合物及其制备方法和应用。所述阳离子聚合物的结构式如下式(1)所示，式(1)中，

【技术实现步骤摘要】
阳离子聚合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水溶性高分子制备
，特别是涉及阳离子聚合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]阳离子聚合物是一种重要的功能性高分子材料，其大分子结构中具有阳离子特性，因而在纺织染整、日用化工、造纸印刷、污水处理以及油田等领域都得到广泛的应用。根据基团的不同，阳离子聚合物分为季铵盐聚合物、季磷盐聚合物和季硫盐聚合物，其中，应用最广、产品种类最多的是季铵盐聚合物。
[0003]传统技术采用将天然高分子聚合物进行阳离子化或将单体先聚合再阳离子化这两种方法来制备阳离子聚合物，但是这两种方法所得到的阳离子聚合物的阳离子化度都较低，达不到工业上所需求的性能。因此，为了提高阳离子聚合物的阳离子化度，传统技术可以先合成出可聚合的阳离子单体，再将其进行聚合，虽然制备出的阳离子聚合物的阳离子度高、分子量和阳离子度都可调，但是用于聚合的阳离子单体局限于二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、表氯醇等，且制备出的阳离子聚合物与纺织品结合力不强，导致纺织品存在色牢度不佳的问题，尤其是高温水泡牢度和色泣牢度等方面性能不佳的问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述问题，提供一种阳离子聚合物及其制备方法和应用；所述阳离子聚合物具有封端的异氰酸根活性基团和较强的阳离子活性，提高了所述阳离子聚合物与基材间的相互作用，可用于纺织品以提升其色牢度及耐洗性。
[0005]一种阳离子聚合物，所述阳离子聚合物的结构式如下式(1)所示，
[0006][0007]式(1)中，
‑
R1‑
选自碳原子数为6
‑
13的碳链中的至少一种，
‑
R2选自碳原子数为3
‑
7的肟类端基、酚类端基、酯类端基、酮类端基、亚硫酸根离子中的至少一种，
‑
R3‑
为含仲胺基团的有机胺单体的结构单元，
‑
R4‑
为阳离子单体的结构单元，X
‑
包括CH3OSOO
‑
、CH3OCOO
‑
中的至少一种，n、y、z均为整数，且n＝1
‑
5，y＝1
‑
8，z＝2
‑
16。
[0008]在其中一个实施例中，所述
‑
R1‑
选自以下结构中的至少一种：
[0009][0010]在其中一个实施例中，所述
‑
R2选自以下结构中的至少一种：
[0011][0012]在其中一个实施例中，所述含仲胺基团的有机胺单体包括二烯丙基胺、环乙烯亚胺、顺丁烯二酰亚胺、N
‑
甲基顺丁烯二酰亚胺、N
‑
乙基顺丁烯二酰亚胺中的至少一种。
[0013]在其中一个实施例中，所述阳离子单体包括N
‑
甲基二烯丙基胺、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵、丙烯酰胺中的至少一种。
[0014]本专利技术所述的阳离子聚合物的结构式中：第一、含有已封端的异氰酸根(
‑
NCO)活性基团，该基团在高温下可以解封出
‑
NCO活性基团，并与基材中的羟基(
‑
OH)和亚氨基(
‑
NH)反应构成共价结合，以提高阳离子聚合物与基材之间的结合力；第二、含有仲胺基团(
‑
NH
‑
)，一方面，
‑
NH
‑
能与基材中的
‑
OH和
‑
NH产生氢键作用，进一步提高阳离子聚合物与基材间的相互作用，另一方面，
‑
NH
‑
还可以与解封的
‑
NCO活性基团反应，使阳离子聚合物在高温条件下处理后，分子链间相互交联形成网状的膜，提高阳离子聚合物的成膜性；第三、所述的阳离子聚合物结构式中和
‑
R4‑
都具有阳离子基团，丰富的阳离子基团使阳离子聚合物具有较强的阳离子活性和可调的阳离子度。
[0015]因此，本专利技术所述的阳离子聚合物具有较强的反应活性和氢键作用，可以提高阳离子聚合物与基材之间的结合力，增强阳离子聚合物与基材间的相互作用，有效提升了基材的色牢度。同时，所述阳离子聚合物的阳离子度高、成膜性好，不仅提高了基材的耐洗性能，而且满足了纺织品的加工中固色剂的阳离子强度需求。
[0016]一种如上所述的阳离子聚合物的制备方法，包括如下步骤：
[0017]将具有双异氰酸酯基的异氰酸酯化合物与活泼氢化合物在有机溶剂中混合并进行初始反应，获得初始产物，其中，所述活泼氢化合物包括肟类化合物、酚类化合物、酯类化合物、酮类化合物、亚硫酸氢盐中的至少一种；
[0018]将所述初始产物与二烯丙基胺混合并进行中间反应，获得中间产物；
[0019]将所述中间产物与季铵化试剂混合并进行季铵化反应，获得可聚合单体，其中，所述季铵化试剂包括硫酸二甲酯、碳酸二甲酯中的至少一种；
[0020]将所述可聚合单体与含仲胺基团的有机胺单体、阳离子单体、稀酸、溶剂以及引发剂混合并进行聚合反应，得到阳离子聚合物。
[0021]在其中一个实施例中，所述具有双异氰酸酯基的异氰酸酯化合物包括2,4
‑
甲苯二异氰酸酯、2,6
‑
甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷
‑
4,4
’‑
二异氰酸酯、1,6
‑
己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、萘
‑
1,5
‑
二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
[0022]在其中一个实施例中，所述异氰酸酯化合物与所述活泼氢化合物的摩尔比为1:0.5
‑
1:2；
[0023]及/或，所述初始产物与所述二烯丙基胺的摩尔比为1:1.1
‑
1:1.5；
[0024]及/或，所述中间产物与所述季铵化试剂的摩尔比为1:1.1
‑
1:1.3；
[0025]及/或，所述含仲胺基团的有机胺单体、所述阳离子单体与所述可聚合单体的质量比为1:(4
‑
20):(1
‑
8)；所述引发剂的质量为所述可聚合单体、所述含仲胺基团的有机胺单体与所述阳离子单体的总质量的0.1％
‑
1.5％。
[0026]在其中一个实施例中，所述初始反应的温度为60℃
‑
80℃，反应时间为1h
‑
2h；
[0027]及/或，所述中间反应的温度为60℃
‑
80℃，反应时间为2h
‑
3h；
[0028]及/或，所述季铵化反应的温度为100℃
‑
120℃，反应时间为3h
‑
4h；
[0029]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阳离子聚合物，其特征在于，所述阳离子聚合物的结构式如下式(1)所示，式(1)中，
‑
R1‑
选自碳原子数为6
‑
13的碳链中的至少一种，
‑
R2选自碳原子数为3
‑
7的肟类端基、酚类端基、酯类端基、酮类端基、亚硫酸根离子中的至少一种，
‑
R3‑
为含仲胺基团的有机胺单体的结构单元，
‑
R4‑
为阳离子单体的结构单元，X
‑
包括CH3OSOO
‑
、CH3OCOO
‑
中的至少一种，n、y、z均为整数，且n＝1
‑
5，y＝1
‑
8，z＝2
‑
16。2.根据权利要求1所述的阳离子聚合物，其特征在于，所述
‑
R1‑
选自以下结构中的至少一种：3.根据权利要求1所述的阳离子聚合物，其特征在于，所述
‑
R2选自以下结构中的至少一种：种：4.根据权利要求1所述的阳离子聚合物，其特征在于，所述含仲胺基团的有机胺单体包括二烯丙基胺、环乙烯亚胺、顺丁烯二酰亚胺、N
‑
甲基顺丁烯二酰亚胺、N
‑
乙基顺丁烯二酰亚胺中的至少一种。5.根据权利要求1所述的阳离子聚合物，其特征在于，所述阳离子单体包括N
‑
甲基二烯丙基胺、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵、丙烯酰胺中的至少一种。6.一种如权利要求1
‑
5任一项所述的阳离子聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将具有双异氰酸酯基的异氰酸酯化合物与活泼氢化合物在有机溶剂中混合并进行初
始反应，获得初始产物，其中，所述活泼氢化合物包括肟类化合物、酚类化合物、酯类化合物、酮类化合物、亚硫酸氢盐中的至少一种；将所述初始产物与二烯丙基胺混合并进行中间反应，获得中间产物；将所述中间产物与季铵化试剂混合并进行季铵化反应，获得可聚合单体，其中，所述季铵化试剂包括硫酸二甲酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红燕，吴彬，王胜鹏，金鲜花，张洁，张焕忠，徐夏冰，姜莉，王利萍，
申请(专利权)人：浙江传化功能新材料有限公司传化智联股份有限公司，
类型：发明
国别省市：