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第 3 期 张秀娟，等: 聚甲基丙基二烯丙基氯化铵的合成及表征 ·435·
位阻变大 [17] 。此外，单体极性随着碳数的增加而降 取代基空间效应和溶剂效应带来的影响可能会占主
低，不利于分子在体系中的分散和分子间的碰撞。 要地位，而不利于自由基聚合反应的进行。
这些均不利于单体自由基聚合反应的进行，进而不 2.3.2.2 单体结构影响的实验验证
利于获得较高相对分子质量的聚合产物。 为验证以上分析，本文选用等摩尔 DMDAAC
当然，丙基取代基较甲基取代基仅差两个碳原 单体在本文得到的最佳均聚反应工艺条件下进行聚
子，因此，其对于烯丙基双键上电子效应的影响是 合反应，又选用等摩尔 MPDAAC 单体在文献[19]
有限的。这样，在 MPDAAC 的自由基聚合过程中， 最佳工艺条件下进行聚合反应对比，结果见表 6。
表 6 单体 DMDAAC 与 MPDAAC 的验证实验
Table 6 Validation homo-polymerization experiments of DMDAAC and MPDAAC monomer
单体 聚合条件 现象描述 实验结果
[η]=0.90 dL/g，Conv.=88.09%
DMDAAC 本文工艺 θ 1 反应 10min 后爆聚，体系温度迅速上升 11.1℃，完成反应
（原最佳工艺下：[η]=3.43 dL/g，Conv.=100%）
文献[19]工 [η]=0.76 dL/g，Conv.=56.65%
MPDAAC 未发生爆聚，体系反应较为平缓
艺 （原最佳工艺下：[η]=1.21 dL/g，Conv.=92.85%）
由表 6 实验现象可知，DMDAAC 在本文最佳 基更换为丙基后，从取代基的空间效应、电子效应
均聚反应工艺条件的 1 反应 10 min 后就发生爆聚现 及溶剂效应综合分析，预测取代基碳链的增加带来
象，体系由 1 温度迅速上升了 11.1 ℃。然而， 的空间效应和溶剂效应起主要作用，单体的聚合反
MPDAAC 单体在文献[19]最佳工艺条件的 1 反应 应活性和制备得到的均聚产物相对分子质量（特征
3 h 内体系温度未发现明显升温，且整个聚合反应阶 黏度值）会有明显降低，并采用实验方法验证了上
段温度变化较为平缓，得到 PMPDAAC 产物特征黏 述预测。
度值和单体转化率分别为 0.76 dL/g 和 56.65%，而 以上工作为甲基取代基二烯丙基季铵盐单体同
DMDAAC 在本文工艺条件下得到的均聚物特征黏 系物及其聚合物结构的拓展以及应用性能的开拓研
度值为 0.90 dL/g，对应的单体转化率为 88.09%与文 究奠定了坚实的理论和实验基础。
献值的 3.43 dL/g 和 100.00%形成了鲜明对比。验证
参考文献：
实验证明，当烯丙基季铵盐的取代基由甲基变为丙
[1] Li X X, Zhang Y J, Zhao X L, et al. The performance of several
基时，在单体自由基聚合反应中，相较于电子效应 enhanced treatment processes for treatment of algae-containing raw
而言，取代基碳链的增加带来的空间效应和溶剂效 water in typical seasons[J]. Desalination Water Treatment, 2017, 60:
1-10.
应起主要作用，体现在单体的聚合反应活性降低， [2] Du L, Kong F P, Chen G Y, et al. A review of applications of
制备得到的均聚产物相对分子质量（特征黏度值） poly(diallyldimethyl ammonium chloride) in polymer membrane fuel
cells: From nanoparticles to support materials[J]. Chinese Journal of
明显降低。 Catalysis, 2016, 37(7): 1025-1036.
[3] Zhang Z J, Zhang Q L, Chen Y Z, et al. Poly
(dimethyldiallylammonium chloride) (polyDADMAC) assisted
3 结论 cellulase pretreatment for microfibrillated cellulose (MFC) preparation
and MFC analysis[J]. Holzforschung, 2018, 72(7): 531-538.
（1）以实验室合成 MPDAAC 单体为原料，V50 [4] Zhou J H, Wu C H, Cheng G F, et al. Impact of poly
dimethyldiallylammonium chloride on membrane fouling mitigation
为引发剂，采用水溶液聚合方式，引发剂反应前期一 in a membrane bioreactor[J]. Environmental Technology, 2018, 1: 1-7.
次 性加入 ，分 三阶段 梯度 升温引 发聚 合制 备 [5] Liao Y, Zheng X Y, Zhang Z Q, et al. Ultrasound-assisted
polymerization of P (AM-DMDAAC): Synthesis, characterization
PMPDAAC 的工艺，采用响应面优化法对制备工艺 and sludge dewatering performance[J]. Journal of Environmental
Chemical Engineering, 2017, 5(6): 5439-5447.
进行了优化，获得 PMPDAAC 的最佳工艺条件，经 [6] Zhu Tao (朱涛). Research progresses of synthetic processes for
3 次平行实验验证得到产物 PMPDAAC 的特征黏度 cationic monomers with quaternary ammonium groups[J]. Chemical
Research and Application (化学研究与应用), 2014, 26(10): 1527-1533.
值平均为 1.17 dL/g，单体转化率 92.05%。 [7] Tao Xianping (陶贤平), Zhang Yuejun (张跃军), Zhu Beibei (朱蓓
（2）采用 FTIR、NMR 对产物 PMPDAAC〔[η]= 蓓). Synthsis and properties for cationic monomers of allyldimethylalkyl
quaternary ammonium salt[J]. Speciality Petrochemicals (精细石油
1.21 dL/g，Conv.=92.85%〕进行结构表征、GPC- MALLS 化工), 2016, 33(2): 27-31.
[8] Timofeeva L M, Kleshcheva N A, Shleeva M O, et al. Nonquaternary
对产物相对分子质量进行测定。结果表明，此法成
poly (diallylammonium) polymers with different amine structure and
功合成了高相对分子质量的 PMPDAAC 产物，测得 their biocidal effect on Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium
5
M w =2.65810 ，多分散指数 d（M w /M n ）=1.358。 smegmatis[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2015, 99(6):
2557-2571.
（3）相较于 DMDAAC 而言，单体取代基由甲 [9] Liu Cheng (刘程), Zhang Yuejun (张跃军). Research progress in the
