DMC单体中易挥发杂质组分的分析方法初探(3)
1.1 DMC单体的结构和性质
DMC是由甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)与一氯甲烷通过季铵化反应制得，分子中乙烯基团的存在,使其易与其它不饱和单体共聚，季铵盐基团的存在，使整个分子显示出阳离子性质,与其它乙烯基单体的共聚产物为阳离子型。DAC产品遇高温、光照、辐射时容易自聚，因此工业产品中一般均加入一定量的阻聚剂如吩噻嗪、对苯二酚，并且低温、避光存放[12]。其结构式如下：
1.2 DMC单体合成方法
目前工业上采用较多的是用甲基丙烯酸甲酯(MMA)和二甲氨基乙醇(DMAE)进行酯交换合成DM[13],反应方程式为：
然后再利用已得到的DM进一步季铵化即可得DMC单体。
1.2.1 合成DM的酯交换方法
DM的合成方法主要有酰氯法、醇酸酯化法、高温裂解法、酯交换法等。由于二甲氨基乙醇本身的反应活性不高，反应速度比较慢。且反应物中丙烯酸呈酸性，二甲氨基乙醇呈碱性，故在酸性或碱性催化条件下反应物都可以与催化剂发生反应，生成副反应，所以醇酸酯化法在工业上很少采用[14]。而酰氯酯化法反应在反应过程中会产生氯化氢，需要用碱性物质吸收[15]，容易造成设备腐蚀和环境污染，且酰氯有毒，故目前工业上采用较多的为二甲氨基乙醇和甲基丙烯酸甲酯进行酯交换合成DM。
1.2.2 合成DMC季铵化方法
在工业生产中季铵化方法大体分为3种方法[16]:
(1)DMAM和CH3Cl直接反应。将工业制备的DMAM和CH3Cl在常压或加压条件下直接反应,产品经后处理工序,得到DMC干粉。但是随着季铵化反应的进行,反应体系粘度度逐渐增大,以致于难以有效传质传热。同时该反应是放热反应,由于传热效率降低,极易发生局部过热现象而发生自聚或共聚。虽然加入强极性溶剂如水、醇来控制黏度上升，但是这类溶剂容易引起DMAM的水解和酷交换等副反应而引入杂质[17]。
(2)DMAM和CH3Cl在有机溶剂中反应。DMAM溶于环己烷、二甲基亚砜等有机溶剂,在常压或加压条件下与CH3Cl反应,经过滤分离、洗涤等后处理工艺,制得DMC干粉。但这种方法存在难分离问题,分离工序繁琐,操作要求严格[18]。
(3)DMAM和CH3Cl在水溶液中反应。DMAM可与水互溶, 可制成80%的水溶液。利用此特点,可以先将DMAM与水配成75%的溶液,然后在常压或加压条件下与CH3Cl反应,制得80%的DMC水溶液，此方法避免了使用溶剂带来的后续分离问题[19]。所以目前工业上生产DMC单体均以水为溶剂。
化学方程式为：
1.3 DMC单体中易挥发杂质的研究发展
1.5 存在问题
本课题组在阳离子单体DMDAAC和DAC中所含杂质研究方面积累了丰富的经验，在合成工艺研究系列产品前期探索方面有良好的基础，但目前尚缺少对单体DMC中所含杂质的研究。本课题拟在此基础上展开工作，重点对DMC所含几种易挥发杂质进行形成机理分析，定性和定量方法建立，为制备高纯度该单体奠定基础。
1.6 研究课题任务及研究意义
1.6.1 研究课题任务
（1）根据文献报道、单体合成反应原理及阳离子单体杂质来源，理论分析DMC单体溶液中可能存在的易挥发杂质，并对其进行分类
（2）依据各类分析手段的特点选择合适的测试分析条件，选择2种易挥发杂质建立其分析方法。
（3）通过萃取效率和萃取精密度验证直接液液萃取的方法是否适用于DMC中杂质的分离提取。
由于甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）在结构上只相差一个甲基，DAC单体溶液中的杂质分析及相关分离分析方法已经由唐海丽在其硕士论文中详细说明，故此次课题研究根据DMC杂质中杂质理论分析结果，选取了两种和DAC单体中杂质不相同的两种，分别为甲基丙烯酸甲酯（MMA）和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DM），并对其建立分析方法，分离提取方法，及相关评价验证。
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