[发明专利]含有苄基的阳离子型可聚合表活性单体及制备方法和离子型共聚物

说明书

技术领域

本发明涉及含有苄基的阳离子型可聚合表活性单体及制备方法，以及含有该含有苄基的阳离子型可聚合表活性单体单元的离子型共聚物。

背景技术

疏水缔合水溶性聚合物因其独特的分子自组装行为和溶液性质，近年来受到了人们的广泛关注。在这类聚合物分子中通常含有少量的疏水组分(一般不大于5mol％)，在水溶液中，当聚合物超过一定浓度时会发生疏水缔合，由于这种缔合作用具有可逆性，使得这类聚合物溶液具有独特的流变性能，因而具有重要的应用前景，特别是在石油工业、水处理、生物医学材料，医药等领域已展示出广泛的应用前景。(丙烯酰胺聚合物，方道斌，郭睿威，哈润华，化学工业出版社，2006，274-307)。

由于疏水单体溶解性的问题，目前制备疏水缔合水溶性聚合物所采用的共聚合方法主要为三种：(1)混合溶液聚合；(2)胶束共聚合；(3)分散聚合。前两种聚合方法使用了有机溶剂和表面活性剂会对环境造成污染，而在分散聚合中疏水单体反应不够完全，产品质量差。为了发展环境友好化的生产工艺，必须对上述方法进行改进。可聚合的表活性单体的出现为上述问题提供了解决的最佳途径。

可聚合的表活性单体是一种功能性表面活性剂，其特点为分子结构同时具有亲水和疏水的基团，且含有可聚合的双键。这种分子结构赋予了它们独特的物理化学性质：和普通的表面活性剂一样，具有表面活性，有在界面吸附的倾向；能够发生聚合；两亲性和可聚合的特性使这类表活性单体在工业和科研领域都有着广泛的应用。比如，可以用来制备具有生物活性的囊泡，制备功能性的聚合物多孔微球，提供一个软模板合成功能性的无机纳米材料，或有机或无机的纳米复合材料，作为可聚合的乳化剂改善乳液聚合，消除了表面活性剂残留对聚合产品的不良影响。

在制备疏水缔合的水溶性聚合物时，可聚合的表活性单体可以代替传统的表面活性剂使疏水单体分子增溶到其形成的胶束中，与水溶性单体进行微多相聚合。可聚合的表活性单体最终能通过共聚合连接到聚合物链上，疏水单体则以微嵌段的形式在聚合物主链上分布，这对于疏水缔合聚合物的实际应用及减少聚合产品对环境污染是非常有益的。目前研究和应用比较多的表活性单体均为含有脂肪长链的表活性单体，这类表活性单体疏水性比较强，在水中溶解度较低，且长碳链在水中容易卷曲收缩，导致聚合活性降低，不利于获得较高表活性单体浓度的产品。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种含有苄基的阳离子型可聚合表活性单体，该含有苄基的阳离子型可聚合表活性单体是含有季铵基团和对位含有取代基的苄基的丙烯酸酯型阳离子型表活性单体，既可聚合又具有表面活性，具有独特的应用前景。

本发明的目的之二在于提供一种含有季铵基团和对位含有取代基的苄基的丙烯酸酯型阳离子型可聚合表活性单体的合成方法。此合成方法条件温和，简单易行，产率较高。

本发明的目的之三在于提供一种含有苄基的阳离子型可聚合表活性单体的离子型共聚物，该共聚物含有水溶性可聚合单体单元和含有苄基的阳离子型可聚合表活性单体。

本发明的含有苄基的阳离子型可聚合表活性单体具有如下所示的分子结构：

式中：X^-为卤素负离子；R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地为氢、碳原子数为1～8的烷基、碳原子数为1～8的烷氧基或取代苯基。

根据本发明的含有苄基的阳离子型可聚合表活性单体，其中，所述卤素负离子为Cl^-、Br^-或I^-；所述烷基为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基或戊基；所述烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基或戊氧基；所述取代苯基中的取代基为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、戊基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基或戊氧基，所述取代苯基的取代位置可以为苯基的邻、间或对位。

本发明的含有苄基的阳离子型可聚合表活性单体为一系列含有季铵基团和对位含有取代基的苄基的丙烯酸酯型阳离子型表活性单体。含有苯环的表活性单体与含有脂肪长链的表活性单体相比，第一是合成方法简单，产品纯度高，能够保证单体具有较高的聚合活性；第二水中分散性能适中，水溶性比较好，本身作为单体聚合或者增溶其它疏水性单体，均可获得较高疏水含量的产品；第三苯环还可以作为一个光学标记，为进一步研究聚合物的结构和溶液性质提供了便利的条件。