甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺的應(yīng)用研究

曲慧

摘要：甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺（DMAPMA）是一種高活性的單體，能形成較大相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物，被廣泛應(yīng)用于水處理行業(yè)、日化行業(yè)、造紙行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、纖維行業(yè)、石油和天然氣開發(fā)、光敏材料的合成、印刷工業(yè)中的助劑、皮革工業(yè)添加劑等。本文討論了甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺;甲基丙烯酸甲酯;N，N-二甲基丙二胺

1 引言

甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺（DMAPMA）是一種應(yīng)用廣泛的單體，它在常溫下為流動(dòng)性液體，屬于不飽和叔胺。由于其分子結(jié)構(gòu)中存在叔胺和乙烯基團(tuán)，從而決定了其化學(xué)性質(zhì)活潑，能形成季胺鹽或發(fā)生聚合反應(yīng)，形成多種化合物，它的顯著特點(diǎn)是：單體活性高，可形成相對(duì)分子質(zhì)量較大的聚合物，顯陽離子性且呈堿性，水溶性和醇溶性都較好[1]。DMAPMA的化學(xué)結(jié)構(gòu)式是：

它在常溫下為透明的流動(dòng)性液體。沸點(diǎn)111℃（19.6133Pa），相對(duì)密度0.9419（25/4℃），折光率1.4763（25℃），閃點(diǎn)140℃，既能溶于水又能溶于多種有機(jī)溶劑，有胺的臭味[2]。

DMAPMA被廣泛應(yīng)用于水處理行業(yè)、纖維行業(yè)、造紙行業(yè)、以及石油和天然氣開發(fā)、光敏材料的合成，印刷工業(yè)中的助劑和皮革加工添加劑等。

2 應(yīng)用研究

2.1水處理行業(yè)中的應(yīng)用

水處理劑的主要作用是控制水垢、淤泥的形成，防止或減緩設(shè)備的腐蝕，除去水中的有害物質(zhì)和微生物，軟化和穩(wěn)定水質(zhì)等。目前低磷聚合物和無磷聚合物的開發(fā)成為水處理劑發(fā)展的趨勢(shì)。水溶性聚合物是多功能水處理劑，有優(yōu)異的阻垢、熱穩(wěn)定性，低公害或無公害，用量少，良好的溶限效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)等特點(diǎn)[3]。而帶有熒光基團(tuán)的水溶性聚合物的開發(fā)更是受到國內(nèi)外水處理還業(yè)的青睞，因?yàn)樗鼜母旧辖鉀Q直接測(cè)量聚合物的含量的問題。帶熒光基團(tuán)的示蹤聚合物一般都很容易被監(jiān)測(cè)，因?yàn)闊晒饣衔锸蔷哂?.1～1.0熒光量子效率，光吸收摩爾消化系數(shù)至少為1000的分子，可在10-6～10-5甚至更小的濃度范圍之內(nèi)被監(jiān)測(cè)出來[4]。Whipple[5]等人用DMAPMA單體與1-氯甲基萘合成了它們的季胺鹽。該熒光單體季胺鹽與水處理劑單體丙烯酸等聚合時(shí)，形成的聚合物不會(huì)由于熒光單體的存在而影響聚合物的其它結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)內(nèi)其它的成分，而且水處理劑的濃度可以通過測(cè)定聚合物的熒光強(qiáng)度來達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制加藥量的目的，既經(jīng)濟(jì)又簡便更環(huán)保。

2.2日化行業(yè)中的應(yīng)用

在日化行業(yè)中，DMAPMA大多與其它化合物形成陽離子共聚物，當(dāng)作頭發(fā)和皮膚的護(hù)理產(chǎn)品。例如：Winkler[6]等人以VP（乙烯基吡咯烷酮）、DMAPMA、C9～C24烷基二甲基丙烯酰胺甲基丙烯酸鹽為單體，合成了它們的三元共聚物，該共聚物的平均相對(duì)分子質(zhì)量為20萬～200萬，最佳為40萬～80萬，有良好的水溶性，分散性能優(yōu)異，該共聚物在頭發(fā)和皮膚護(hù)理品中顯示了很多優(yōu)點(diǎn)，如：高抗實(shí)性、低粘合度、良好的干梳濕梳性能等。該三元共聚物在調(diào)理劑和香波配方中的實(shí)際應(yīng)用與已知的聚合物配方相比有更好的濕梳性、干梳性、柔韌性、穩(wěn)定性、改善皮膚的干濕感等。2005年Jachowice[7]等人以乙烯基己內(nèi)酰胺、乙烯基吡咯烷酮、DMAPMA、C8～C24烷基二甲基丙烯酰胺甲基丙烯酸鹽為單體合成了四元共聚物。該共聚物比一般的調(diào)理劑和香波有更低的粘度、更好的抗?jié)裥砸约案叩臐狳c(diǎn)，是理想的頭發(fā)和皮膚護(hù)理產(chǎn)品。另外，DMAPMA與一氯甲烷的季胺化合物和乙烯基吡咯烷酮的陽離子共聚物也是很好的調(diào)理劑。該產(chǎn)品主要用于凝膠、香波、護(hù)法素、摩絲、燙發(fā)定型劑、發(fā)油、潤發(fā)劑等[1]。

2.3纖維加工行業(yè)的應(yīng)用

在纖維加工行業(yè)中，DMAPMA通常作為纖維加工處理劑、防靜電劑、染料固色劑使用。Schwartz[8]等人研究了一類羧酸鹽聚合物，通過對(duì)它們疏水性能的改型，合成了如下的聚合物：

A：一種或多種C3～C8的乙烯不飽和羧酸聚合的殘基;B：一種或多種乙氧基化的烷基（甲基）丙烯酸酯聚合的殘基;C：一種或多種能與A和B中的單體聚合的乙烯不飽和單體的聚合殘基。Schwartz[8]等人合成的聚合物是很好的土壤釋放添加劑，無論是粘土還是含有油脂的土壤，而且對(duì)天然纖維素有高效，也適用于低溫下的家庭洗衣中。

2.4造紙行業(yè)中的應(yīng)用

在造紙過程中，紙漿被平鋪到紙板上，然后使其脫水，常用的脫水方法有：真空脫水法、毛氈過濾層吸水法、蒸發(fā)等，而排水法是最經(jīng)濟(jì)的方法，通常需要把水排至少于6%，提高排水效率能降低用其它方法排去水的量，從而提高整個(gè)脫水效率，達(dá)到降低成本、提高質(zhì)量、減少污染的目的[9]。在排水前需加入助劑來幫助排水。加入的助劑包括一個(gè)陽離子聚合物和一個(gè)陰離子聚合物，陽離子聚合物包括：DMAPMA DMAEA MCQ，DMAEM DMAEA BCQ，MAPTAC DMAEM MCQ，相對(duì)分子質(zhì)量為500000～20000000，陰離子聚合物包含一個(gè)甲醛聚合物的萘磺酸鹽，相對(duì)分子質(zhì)量為500～120000。在紙漿中含有精細(xì)纖維、無機(jī)填充物、其它配料化合物，這些物質(zhì)容易在紙漿脫水過程中流失，同時(shí)膠化的物質(zhì)會(huì)堵塞纖維網(wǎng)的氣孔，影響脫水的效率。陽離子聚合物能減少這些物質(zhì)表面的負(fù)電荷，從而使這些微粒結(jié)塊，不易從纖維網(wǎng)中過濾出去，也不會(huì)造成氣孔的堵塞。以次來提高脫水的效率，減少配料化合物對(duì)環(huán)境的污染。周仲實(shí)[10]用DMAPMA和丙烯酰胺、丙烯酸共聚，在聚丙烯酰胺鏈中引入了確定數(shù)量的陽離子和陰離子基團(tuán)，獲得了穩(wěn)定的兩性離子型聚丙烯酰胺。用其與陽離子淀粉混合使用，對(duì)紙張干強(qiáng)度有很好地增強(qiáng)作用。

2.5醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用

隨著人們生活水平的不斷提高，物質(zhì)水平也不斷提升，同時(shí)人們對(duì)自身的健康問題也變得相當(dāng)重視。在現(xiàn)實(shí)生活中，越來越多的肥胖者出現(xiàn)在我們的周圍，困擾著他們的有一系列的疾病，高血壓、高膽固醇、高血脂糖尿病、心血管疾病等。1997年Mandeville[11]等人發(fā)明了一種能轉(zhuǎn)移人體膽汁鹽（如：膽酸鹽、甘氨膽酸鹽、牛黃膽酸鹽、脫氧膽酸鹽）的方法，它能有效的降低人體的膽固醇。例如：聚合的DMAPMA HCl被人體吸收后，由于膽汁鹽是疏水的，而所用的聚合物也是疏水性的，這樣能使聚合物和膽汁鹽的交互作用最大化，膽汁鹽通過消化道排出體外。這樣，引起體內(nèi)產(chǎn)生更多的膽汁鹽來平衡減少的膽汁鹽濃度，而膽固醇的新陳代謝是生成膽汁鹽的途徑，隨著膽固醇的分解，體內(nèi)的膽固醇含量逐漸降低。高效交聯(lián)的聚合物在體內(nèi)是很穩(wěn)定的，也是無毒的，可以通過尿液排出體外，不會(huì)引起人體的不適。

2.6其它行業(yè)中的應(yīng)用

2003年，Mcmahon[12]等人合成了DMAPMA與丙烯酸的凝膠聚合物，該聚合物通常用來酸化油井和天然氣井，擴(kuò)大巖層中的裂縫和通道，以此來增加石油和俄天然氣的產(chǎn)量。Patel等人以乙烯基己內(nèi)酰胺、DMAPMA、羥乙基異丁烯酸鹽為單體合成了它們的三元共聚物，該聚合物在電腦打印中能以供優(yōu)異的打印質(zhì)量[13]。Brode[14]等人以DMAPMA的衍生物合成了聚合的膠粘酸，用來回收利用石油和天然氣。Oyama[15]等人用水溶性的聚酰亞胺和DMAPMA聚合，形成的聚合物被應(yīng)用于光敏聚合物科學(xué)。1998年羅門哈斯公司[16]合成了含有DMAPMA的一種兩性聚合物，該聚合物在處理曬黑的皮革坯料時(shí)，能在保持皮革拉伸強(qiáng)度和晶粒狀態(tài)下，提高皮革的色澤。

參考文獻(xiàn)

[1]張強(qiáng).甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺的合成及應(yīng)用[J].貴州化工.2002，27（3）：11-13.

[2]張躍華，朱江，夏明珠，雷武，王風(fēng)云.甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺的合成與應(yīng)用述評(píng)[J].江蘇化工.2005，33（5）：20-22.

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