聚季铵盐水凝胶制备工艺的初探(3)
图 1 PDMDAAC的分子结构
1.4.2 制备原理
水凝胶的种类很丰富，但对与阳离子水凝胶主要是以胺类单体为基制备得到，如何从单体结构设计上丰富阳离子水凝胶的种类是研究者可以考虑的方向之一。
二甲基二烯丙基氯化铵（dimethyldiallylammonium chloride，简称DMDAAC）自1956年由Butler GB[ ]成功研制以来，由于其独特的阳离子季铵盐分子结构和水溶性好、毒性低等性质，是一种重要的阳离子单体，一直广泛的应用于阳离子聚合物的生产，其结构如图1所示。这些聚合物可广泛应用于造纸、采煤、石油开采、日用化学品、生物、医药和水处理等领域[ ]。
图1 二甲基二烯丙基氯化铵的分子结构
一般地，不同结构的产物对应着不同的分子链节长度，从而对应着不同的应用效果。在某些领域，例如水处理，产物的相对分子质量越高，对应的应用效果越好[ ]。因此，在PDMDAAC的合成方面，如何制备高转化率和高相对分子质量的产物一直是研究者的重点研究方向之一。同样，不同结构（支化、交联）的PDMDAAC的应用效果也有可能不同。
1.4.3 DMDAAC微交联聚合产物的制备
对于支化、微交联的PDMDAAC的制备，国内外研究者取得的如下进展。
1967年Hoover和Boothe用DMDAAC与交联剂三烯丙基胺盐酸盐（Triallylamine hydrochloride简称TAA-HCl）在通氮气的条件下，先后保持温度在50~60℃以及85℃，并在高温条件下逐滴加入过硫酸铵引发剂，得到了可溶于水的粘性共聚物，并成功的将此反应所得产物应用于纸类的静电涂层中[ ]。
1974年Morrgan和Janice等人使用使用了99.6%的DMDAAC与0.4%的交联剂甲基三烯丙基氯化铵(triallylmethylammonium chloride 简称TAMAC)，在水-苯反相乳液中保持温度为50℃的反应条件下，反应20小时后制备出了微交联PDMDAAC[ ]。
1987年Detlef和Roland等人对交联剂的种类进行了扩充，分别使用了四烯丙基氯化铵(Tetraallylammonium chloride，简称TAAC)，N,N-亚甲基双丙烯酰胺(Methylenebisacrylamide，简称bis)，以及TMTAAC合成出了微交联PDMDAAC，并成功的制备出了干粉产物[ ]。
1988年Jaeger和Christine等人用DMDAAC与交联剂TMTAAC在通氮的条件下，先后保持温度在18℃~22℃和60℃，并在反应中加入了碳酸胺和三乙醇胺等助剂，合成出了相对粘度为3.47的微交联的PDMDAAC[ ]；并首次提出，交联剂的加入时机对交联反应的重要性，若在反应的前期加入相同量的交联剂，则会生成完全凝胶的交联产物。并在此后的几年中Jaeger对微交联PDMDAAC的应用领域进行了开发与拓展，主要是用于水处理领域，均取得了不错的应用效果[ ～ ]。
1.5 存在问题
DMDAAC单体有着独特的正电荷、杀菌性能，但是对于支化或者交联PDMDAAC的制备仅以上4篇文献进行报道，其应用性能研究也不多，而对于DMDAAC季铵盐阳离子水凝胶的制备尚未见文献报道。
当今，交联产品（亦称为水凝胶、吸水性树脂）由于其独特的结果性能在诸多场合有着重要的应用，例如它可作为传感器、分离膜、医用吸附剂、医用材料及药物传输系统，甚至是农业、园林、卫生、医药和建筑等行业[ ]。利用其结构的特征，制备DMDAAC为基的水凝胶可为DMDAAC聚合物产品种群的丰富以及应用性能的拓展奠定良好基础。
1.6 本学位论文研究内容及意义
本学位论文拟通过探索和选择合适的聚合工艺条件，以产物溶胀率（或特征黏度）、单体转化率为指标，在课题组已有的研究基础上，进行正交优化实验和因素影响考察，得到PDMDAAC阳离子水凝胶的最佳制备工艺条件和产物，以期得到24h H2O中溶胀度达到1200倍以上，转化率达99.0%以上的产物，为DMDAAC聚合物应用范围的拓宽打下基础。