Page 54 - 《精细化工》2021年第7期
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·1336·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 38 卷

            均聚物合成的报道，但是该方法的反应时间较长，                             （以丙烯酰胺为例）共聚或者与天然高分子接枝改
            产物相对分子质量较低。                                        性制备阳离子聚合物，可以改善 PMAPTAC 的物理
                 相对分子质量窄分布的聚合物由于其相对分子                          化学性质，提高产物的相对分子质量，扩展功能，
            质量比较集中，在某些实际应用中，相同用量条件                             同时可降低生产成本，以扩大 MAPTAC 聚合物的适
            下可以大幅度提高聚合物的利用率和应用性能。为                             用范围。
            了获得相对分子质量窄分布的 PMAPTAC 产物，很                         2.2.1  P(AM-MAPTAC)聚合物合成研究进展
            多研究者开始采用加入链转移剂的方法。2016 年，                              丙烯酰胺（AM）是一种反应活性高的烯烃类单
            OHNO 等   [37] 采用可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚                  体，可以与 MAPTAC 共聚制备得到 P(AM-MAPTAC)
            合技术，以 4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸为链转移剂，                       阳离子共聚物。AM 与 MAPTAC 共聚反应方程式如
            偶氮二氰基戊酸为引发剂，在氩气氛围内 70  ℃下                          下所示。
            反应 4 h 制备 PMAPTAC。根据凝胶渗透色谱（GPC）
            估算的相对分子质量（M n ）及其分布系数（M w /M n ）
                          4
            分别为 2.61×10 和 1.10。该文献报道的 PMAPTAC
            产物相对分子质量分布比较窄，但其相对分子质量
            较低。与其相类似的文献还有很多                 [38-40] ，所制备的
            PMAPTAC 产物都是这种情况。

                 聚合物相对分子质量的提高意味着更宽泛的相

            对分子质量系列化的产物和更广泛的应用范围。为                                 通过调控阳离子单体的份额（即阳离子度）和
            了获得高相对分子质量的 PMAPTAC 产物，2015 年，                     制备工艺条件可以获得不同阳离子度和不同相对分
            李潇潇等     [41] 采用一次性加料、三步升温的方法，以
                                                               子质量的 P(AM-MAPTAC)产物，该产物相比于均聚
            APS 为引发剂，乙二胺四乙酸四钠（Na 4 EDTA）为
                                                               物 PMAPTAC 具有相对分子质量更高、适用范围更
            金属离子螯合剂，总反应时间最长为 26 h，得到
                                                               广、造价低廉等特点，已被应用于水处理、造纸、
            PMAPTAC 产物的最高特征黏度（可用来表征相对                          日用化学品、电子化学品和纳米材料等领域                    [44-45] 。
                                    α
            分子质量，关系为[η]=KM ，其中，[η]为特征黏度，
                                                                   1982 年，PHILLIPS 等    [46] 以 AM 和 MAPTAC
            单位 dL/g；M 是相对分子质量，单位 g/mol；K 是常                    为原料，偶氮二异丁腈为引发剂，采用两步升温工
            数，单位 mL/g；α 是常数，无单位）             [42] 为 5.91 dL/g  艺，得到 10%阳离子度、特征黏度为 11.4 dL/g 的

            （30  ℃，1 mol/L NaCl 溶液）。该文献是关于高相
                                                               P(AM-MAPTAC)产物。自此之后，虽然还有很多关
            对分子质量 PMAPTAC 产物制备的最早文献报道，
                                                               于与 AM 共聚的文献报道          [47-48] ，但产物的阳离子度
            但没有报道其单体转化率。
                                                               比较低且单一，产物的特征黏度也比较低。
                 提高单体转化率不仅可以降低残余单体的含
                                                                   聚合物的应用领域和效果取决于单元结构和相
            量、提高原料的利用率和产物的收率，还可以减少
                                                               对分子质量，不同阳离子度的 P(AM-MAPTAC)有着
            使用后废、残液中残余单体处理成本和对环境造成
                                                               不同的链段结构，从而对应着不同的性质和应用性
            的影响。为了获得高转化率且高相对分子质量的
            PMAPTAC 产物，2019 年，张跃军等            [43] 依据动力学       能。为了获得不同阳离子度且高特征黏度的 P(AM-
                                                               MAPTAC)产物，2014 年，李潇潇等             [49] 以 AM 和
            链增长方程，以工业单体 MAPTAC 为原料，加入含
                                                               MAPTAC 为原料，采用三步升温工艺，制备了 5%~
            端基双键的低聚物，通过调整单体质量分数和引发
                                                               50%阳离子度、特征黏度为 21.5~9.7 dL/g 的聚合物
            剂加量获得系列化特征黏度为 2.0~8.2 dL/g（30  ℃，

            1 mol/L NaCl 溶液）、单体转化率大于 99.50%的                   P(AM-MAPTAC)（30  ℃，1 mol/L NaCl 溶液）。该
            PMAPTAC 干粉。所获得产物的特征黏度和单体转                          文献首次对系列阳离子度特征黏度的聚合物 P(AM-
            化率是目前文献报道最高水平。                                     MAPTAC)进行报道。之后，毕可臻等              [50] 进一步扩大
                 上述研究工作虽然有关于制备相对分子质量窄                          了阳离子度的范围，制备了 10%~90%阳离子度、特
            分布 PMAPTAC 的报道，但其产物相对分子质量都                         征黏度为 13.0~2.58 dL/g 的聚合物 P(AM-MAPTAC)

            较低。后期研究者获得了高且系列化特征黏度的                              （30  ℃，1 mol/L NaCl 溶液）。
            PMAPTAC 产物，但未涉及相应的相对分子质量窄                              上述研究工作虽然通过调整工艺方式获得了不
            分布 PMAPTAC 的研究，可见这方面探究亟需推进。                        同阳离子度和不同特征黏度 P(AM-MAPTAC)聚合
            2.2  MAPTAC 共聚物合成研究进展                              物，但是仍然未涉及到相对分子质量窄分布和高单
                 将 MAPTAC 单体与其他含烯烃类亲水性单体                       体转化率 P(AM-MAPTAC)聚合物的合成研究。
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