CN108192015B - 一种新型两性离子聚合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型两性离子聚合物及其制备方法。包括以下步骤：将烯丙基磺酸钠溶于水，惰性气体保护；搅拌、升温，并缓慢加入丙烯酸甲酯(MA)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)，冷凝回流；滴加过硫酸铵水溶液，50‑70min滴完，继续反应；反应结束进行水透析处理，真空干燥得到产物。本发明所制备的两性离子聚合物不仅在制备工艺上操作简单，同时在高电场强度下可产生一定温变。本发明所设计的两性离子聚合物在合成中加入不同比例的丙烯酸甲酯得到具有不同分子量的聚合物，可在电场作用下表现出敏感的电响应特性，拓宽了离子化合物的应用范围。

Description

一种新型两性离子聚合物及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种具有电性能的两性离子聚合物及其制备方法。
背景技术
两性离子聚合物作为高分子材料中的一种特殊聚合物，其具有一定的优良的性能并且被广泛应用于生活当中。其本身是一种在分子长链中同时具有阴、阳离子基团或者在其端基带有阴、阳离子的聚合物。目前大多数的两性离子聚合物都会引入—COOH、—SO3H等基团，使其具有一定的抗菌性能或者被用于仿生材料。随着两性离子聚合物的研究不断深入，越来越多的具有特殊结构与功能的离子聚合物被设计出来，目前，他们可以在非线性光学系统、离子传导、生物医学加工和化学分离等领域的应用都有极大的应用潜力，同时在石油工业、生物药学等行业应用越来越广。如McCormick等人利用含有羧基甜菜碱和磺酸根甜菜碱单体进行共聚而得到了一系列具有两性离子结构的共聚物；Gabaston等提出通过TEMPO的活性自由基形成酸嵌段共聚物并使用PSSNa作为大分子引发剂进行聚合，从而制备两性离子聚合物。另外，当前对具有抗菌性能的两性离子聚合物和可用于石油钻井液的离子聚合物的研究较为集中，而对电响应的两性离子化合物研究较少。
发明内容
本发明目的在于提供一种新型两性离子聚合物及其制备方法，在一定电场强度下有敏感的热效应，且工艺过程简单、易于制备。
为达到上述目的采用技术方案如下：
新型两性离子聚合物，具有以下结构式：
Figure BDA0001539116470000011
其中，n1,n2,n3<1020。
上述新型两性离子聚合物的制备方法，包括以下步骤：
1)将烯丙基磺酸钠溶于水，惰性气体保护；
2)搅拌、升温，并缓慢加入丙烯酸甲酯(MA)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)，冷凝回流；
3)滴加过硫酸铵水溶液，50-70min滴完，继续反应；
4)反应结束进行水透析处理，真空干燥得到产物。
按上述方案，各原料用量按摩尔比计算如下：
丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、烯丙基磺酸钠、丙烯酸甲酯、过硫酸铵按摩尔比为1：1：(3-6)：(0.15-0.25)。
按上述方案，所述惰性气体为氮气。
按上述方案，步骤1中烯丙基磺酸钠水溶液的浓度为0.12g/ml～0.16g/ml。
按上述方案，步骤2升温至50～60℃。
按上述方案，步骤3继续反应时间为6h～8h。
按上述方案，步骤4中水透析时间为48h～72h。
按上述方案，步骤4中真空干燥时间为18～24h，温度为40～50℃。
通过自由基聚合反应使得在具有一定长度的丙烯酸甲酯分子链上加入带有铵根正离子和磺酸根负离子的链段，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵上的氯以负离子的形式离去，而另一边烯丙基磺酸钠电离上的H质子在高温下挥发，而且通过水处理透析，除去未参加反应的单体和游离在聚合物溶液中的离子。在绝热环境下，对干燥得到的离子聚合物在高电场强度的作用下，其整个分子链上阴、阳离子链段同时发生移动，破坏其分子链本身的卷曲的结构状态，可产生巨大的构象熵变，通过热电偶测试，将会在宏观上显示出大范围的温变。
本发明有益效果在于：
本发明所制备的两性离子聚合物不仅在制备工艺上操作简单，同时在高电场强度下可产生一定温变。
本发明所设计的两性离子聚合物在合成中加入不同比例的丙烯酸甲酯得到具有不同分子量的聚合物，可在电场作用下表现出敏感的电响应特性，拓宽了离子化合物的应用范围。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明作进一步详细描述。但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种新型两性离子聚合物，通过如下方法制备得到：
(1)首先称取7.206g的烯丙基磺酸钠白色粉末加入于三口烧瓶中，量取45ml去离子水加入烧瓶中，同时搅拌10min，使烯丙基磺酸钠溶于去离子水中。
(2)在步骤(1)中缓慢通入氮气30min，并将其置于油浴中加热至50℃。
(3)称取8.55ml丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和13.51ml丙烯酸甲酯溶液缓慢加入于步骤(1)中，冷凝回流，使其充分搅拌均匀。
(4)称取0.894g过硫酸铵溶于15ml去离子水中，将其滴加于步骤(3)的混合体系中大约1h，随后维持恒温50℃进行反应6h。
(5)将所得到的混合液体进行水透析处理72h，随后置于真空干燥箱中干燥24h，即可得到产物。
对产物施加10kVm-1电场强度保持15min，随后恢复至室温时撤去电场，可产生1.2K的温变。
实施例2
一种新型两性离子聚合物，通过如下方法制备得到：
(1)首先称取7.206g的烯丙基磺酸钠白色粉末加入于三口烧瓶中，量取45ml去离子水加入烧瓶中，同时搅拌10min，使烯丙基磺酸钠溶于去离子水中。
(2)在步骤(1)中缓慢通入氮气30min，并将其置于油浴中加热至50℃。
(3)称取8.55ml丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和18.01ml丙烯酸甲酯溶液缓慢加入于步骤(1)中，冷凝回流，使其充分搅拌均匀。
(4)称取1.192g过硫酸铵溶于15ml去离子水中，将其滴加于步骤(3)的混合体系中大约1h，随后维持恒温50℃进行反应8h。
(5)将所得到的混合液体进行水透析处理72h，随后置于真空干燥箱中干燥24h，即可得到产物。
对产物施加10kVm-1电场强度保持15min，随后恢复至室温时撤去电场，可产生1.4K的温变。
实施例3
一种新型两性离子聚合物，通过如下方法制备得到：
(1)首先称取7.206g的烯丙基磺酸钠白色粉末加入于三口烧瓶中，量取45ml去离子水加入烧瓶中，同时搅拌10min，使烯丙基磺酸钠溶于去离子水中。
(2)在步骤(1)中缓慢通入氮气30min，并将其置于油浴中加热至60℃。
(3)称取8.55ml丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和18.01ml丙烯酸甲酯溶液缓慢加入于步骤(1)中，冷凝回流，使其充分搅拌均匀。
(4)称取1.192g过硫酸铵溶于15ml去离子水中，将其滴加于步骤(3)的混合体系中大约1h，随后维持恒温60℃进行反应6h。
(5)将所得到的混合液体进行水透析处理72h，随后置于真空干燥箱中干燥24h，即可得到产物。
对产物施加20kVm-1电场强度保持15min，随后恢复至室温时撤去电场，并产生1.6K的温变。
实施例4
一种新型两性离子聚合物，通过如下方法制备得到：
(1)首先称取7.206g的烯丙基磺酸钠白色粉末加入于三口烧瓶中，量取45ml去离子水加入烧瓶中，同时搅拌10min，使烯丙基磺酸钠溶于去离子水中。
(2)在步骤(1)中缓慢通入氮气30min，并将其置于油浴中加热至60℃。
(3)称取8.55ml丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和22.51ml丙烯酸甲酯溶液缓慢加入于步骤(1)中，冷凝回流，使其充分搅拌均匀。
(4)称取1.491g过硫酸铵溶于15ml去离子水中，将其滴加于步骤(3)的混合体系中大约1h，随后维持恒温60℃进行反应8h。
(5)将所得到的混合液体进行水透析处理72h，随后置于真空干燥箱中干燥24h，即可得到产物。
对产物施加20kVm-1电场强度保持15min，随后恢复至室温时撤去电场，并产生2.1K的绝热温变。

Claims (1)

1.一种两性离子聚合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将烯丙基磺酸钠溶于水，浓度为0.12g/ml～0.16g/ml，氮气保护；
2)搅拌、升温至50～60℃，并缓慢加入丙烯酸甲酯和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，冷凝回流；
3)滴加过硫酸铵水溶液，50-70min滴完，继续反应6h～8h；
4)反应结束进行水透析处理48h～72h，40～50℃真空干燥18～24h得到产物；
其中，所述丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、烯丙基磺酸钠、丙烯酸甲酯、过硫酸铵摩尔比为1：1：(3-6)：(0.15-0.25)；
所得两性离子聚合物具有以下结构式：
Figure FDA0002398250340000011
其中，n1,n2,n3<1020。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN107089923A (zh) * 2017-05-26 2017-08-25 武汉理工大学 一种具有电响应的两性离子化合物及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106188388A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 苏州大学 一种热/电响应性凝胶变色玻璃材料
CN107089923A (zh) * 2017-05-26 2017-08-25 武汉理工大学 一种具有电响应的两性离子化合物及其制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Design and Study of a Novel Thermal-Resistant and Shear-Stable Amphoteric Polyacrylamide in High-Salinity Solution";Caili Dai等;《Polymers》;20170721;第9卷;第1-12页 *
"Dielectric Relaxation Behavior of Aqueous Solutions of Carbobetaines with Varying Intercharge Distances";Yousuke Ono等;《J. Phys. Chem.B》;20060420;第110卷;第9426-9433页 *
"Water-Soluble Copolymers. 29. Ampholytic Copolymers of Sodium 2-Acrylamido-2-methylpropanesulfonate with (2-Acrylamido-2-methylpropyl)dimethylammonium Chloride: Solution Properties";Charles L. McCormick*等;《Macromolecules》;19881231;第21卷(第3期);第694-699页 *
"Zwitterionic Polyelectrolytes: A Review";Paresh Kumar Singh等;《e-Polymers》;20070309(第30期);第1-34页 *
"两性分子P(AMPS—co—DMC)的合成、表征及性能研究";艮文娟等;《应用化工》;20090630;第38卷(第6期);第850-853页 *

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