[发明专利]一种疏水缔合两性聚电解质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚电解质领域，特别涉及疏水缔合两性聚电解质及其制备方法。

背景技术

高分子化合物是指由众多原子或原子团主要以共价键结合形成相对分子量在一万以上、具有重复结构单元的化合物。高分子化合物的分子结构有两种，一种为线型结构；另一种为体型结构。

聚电解质也称高分子电解质，是一类线型或支化的水溶性高分子化合物，其结构单元上含有能电离的基团，可以天然形成也可以人工合成。聚电解质包括无机聚电解质和有机聚电解质，其中有机聚电解质按电离的基团可分为聚酸类、聚碱类和两性聚电解质。由于聚电解质具有高分子溶液的特性，因此经常被用作食品、化妆品、药物和涂料的增稠剂、分散剂、絮凝剂、乳化剂、悬浮稳定剂、胶粘剂，皮革和纺织品的整理剂，土壤改良剂，油井钻探用泥浆稳定剂，纸张增强剂，织物抗静电剂等。

聚电解质溶液在水或低级醇中时，电离成一个聚离子和许多反离子，在聚离子周围形成静电场，使聚电解质溶液的性质与其他非离子结构的高分子溶液性质相差很多。聚电解质分子的构象对离子环境，如溶剂、温度和浓度等极其敏感。由于电荷作用，聚酸类和聚碱类的聚电解质溶液随着外界小分子电解质的加入而变化，并且绝大多数情况表现为溶液性质变差，容易出现沉淀，即聚电解质的抗盐性能较差。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种疏水缔合两性聚电解质，具有良好的抗盐性能。

本发明提供了一种疏水缔合两性聚电解质的制备方法，包括以下步骤：

a)将丙烯酰胺、丙烯酸和具有式(I)结构的化合物溶于水中，得到混合溶液；所述丙烯酸与具有式(I)结构的化合物的摩尔比为1∶0.5～1.5；

其中，R₁为C8～C18的烷基；2≤x≤4；

b)在惰性气体环境下，所述步骤a)中的混合溶液在水溶性引发剂作用下发生聚合反应，得到疏水缔合两性聚电解质。

优选的，所述步骤a)中具有式(I)结构的化合物按照以下方法制备：

在惰性气体保护中，C2～C4的低级脂肪二胺和丙烯酰氯在有机溶剂中反应，得到中间产物；所述C2～C4的低级脂肪二胺为N，N-二甲基乙二胺，N，N-二甲基丙二胺或N，N-二甲基丁二胺；

所述中间产物与C8～C 18的溴代烷反应，得到具有式(I)结构的化合物。

优选的，所述步骤a)中丙烯酸和具有式(I)结构的化合物的总物质的量与丙烯酰胺的物质的量之比为1∶4～24。

优选的，所述步骤a)中，所述丙烯酰胺、丙烯酸和具有式(I)结构的化合物的总质量与所述混合溶液的质量比为0.03～0.08∶1。

优选的，所述步骤a)还包括调节所述混合溶液的pH值至6～9。

优选的，所述步骤b)中的水溶性引发剂为偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二氰基戊酸或偶氮二异丙基咪唑啉。

优选的，所述步骤b)中引发剂的物质的量与丙烯酰胺、丙烯酸和具有式(I)结构的化合物总物质的量之比为0.0002～0.02∶1。

优选的，所述步骤b)中聚合反应的时间为6h～24h。

优选的，所述步骤b)中聚合反应的温度为30℃～60℃。

本发明还提供了一种由上述技术方案所述方法制备的疏水缔合两性聚电解质。

与现有技术相比，本发明利用丙烯酰胺、丙烯酸和具有式(I)结构的化合物在水溶性引发剂作用下聚合，得到疏水缔合两性聚电解质。本发明将丙烯酸与具有式(I)结构的化合物以相当的物质的量参与聚合，因此制备的疏水缔合两性聚电解质的正、负电荷含量相当，其溶液性质呈反聚电解质效应，具有良好的抗盐性能。同时，具有式(I)结构的化合物具有疏水基团，聚合时疏水基团形成物理交联，增大了流体力学体积，疏水作用随溶液极性增强而增强，因此增强了疏水缔合两性聚电解质的抗盐性能。实验结果表明，2g/dL的疏水缔合两性聚电解质溶液的NaCl浓度为0.1mol/L时，其粘度为150～620Pa·s；2g/dL的疏水缔合两性聚电解质溶液的NaCl浓度为1mol/L时，其粘度为160～620Pa·s。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种疏水缔合两性聚电解质的制备方法，包括以下步骤：