1.一种主链上同时含季铵盐、叔铵盐和叔胺的聚合物溶液的制备方法,其特征在于:所述的主链上同时含季铵盐、叔铵盐和叔胺的聚合物的结构式如下式1:
所述的主链上同时含季铵盐、叔铵盐和叔胺的聚合物采用如下技术方案进行合成:以高沸点有机溶剂、高极性有机溶剂、线性聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine,简称PEI)、烃基缩水甘油醚、一卤代物、强碱性阴离子交换树脂和酸为主要原料,按照(高沸点有机溶剂和高极性有机溶剂)∶聚乙烯亚胺∶烃基缩水甘油醚∶一卤代物∶酸的质量百分比为(40.00%~95.00%)∶(0.01%~20.00%)∶(0.01%~20.00%)∶(0.01%~20.00%)∶(0.01%~20.00%)的比列,首先,在保护气体保护下,将线性聚乙烯亚胺和烃基缩水甘油醚在高沸点有机溶剂和高极性有机溶剂中搅拌进行叔胺化反应,反应温度为20℃~90℃,反应时间为0.5h~25h,反应结束后得到叔胺聚合物A的溶液;其次,在保护气体保护下,将所得叔胺聚合物A的溶液与一卤代物混合搅拌进行季铵化反应,反应温度为40℃~95℃,反应时间为5h~30h,反应得到主链上同时含季铵盐和叔胺的聚合物B的溶液;第三,将所得聚合物B的溶液用强碱性阴离子交换树脂处理至检测不出卤素离子后,得到主链上同时含季铵碱和叔胺的聚合物C的溶液;第四,在冷水浴冷却下,用酸中和主链上同时含季铵碱和叔胺的聚合物C的溶液,再在40℃~70℃下抽真空除去低沸点挥发性组分,即得到一种主链上同时含季铵盐、叔铵盐和叔胺的聚合物D的溶液,反应方程式如下式2~式5:①叔胺聚合物A的合成反应方程式:
②主链上同时含季铵盐和叔胺的聚合物B的合成反应方程式:
③主链上同时含季铵碱和叔胺的聚合物C的合成反应方程式:
④主链上同时含季铵盐、叔铵盐和叔胺的聚合物D的合成反应方程式:
式1~式5中:
线性聚乙烯亚胺为固含量≥98%,平均聚合度为15~1500,平均分子量Mr为645~
64500的线性聚乙烯亚胺(简称为PEIMr);
烃基缩水甘油醚的结构式为下式6,其中,R1为H和C1~C8的脂肪族烃基,Ar为C6~C10芳香族烃基;
n=x+y1=x+y+z=15~1500;
一卤代物R2X中,R2-为Cn1H2n1+1-和HO(CH2)n2CH(R3)CH2-,其中,R3=H和OH,n1=2~8,n2=0~5,X=Cl和Br;
酸HA中,A-为具有体积较大且电荷较分散的阴离子;
高沸点有机溶剂为乙二醇和多乙二醇的二烷基醚、二羧酸酯和烷基醚羧酸酯,分子结构式为R4(OCH2CH2)n3OR5,R4和R5为C1~C4的烷基和C1~C4的酰基,n3=1~5;
所用的保护气体为氮气和氩气中的任一种。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所用的高沸点有机溶剂为乙二醇二丁醚、二乙二醇甲乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丁醚、二甘醇丁醚乙酸酯、二甘醇甲醚乙酸酯、二甘醇乙醚乙酸酯、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、四乙二醇二丁醚、乙二醇二甲酸酯、乙二醇二乙酸酯、乙二醇二丙酸酯、乙二醇二丁酸酯、二乙二醇二甲酸酯、二乙二醇二乙酸酯、二甘醇二丙酸酯和三乙二醇二乙酸酯中的任一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所用的高极性有机溶剂是二甲基亚砜、二甲基砜、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮中的任一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所用的线性聚乙烯亚胺是固含量≥
98%,平均聚合度为15~1500,平均分子量为645、800、1000、1300、1500、1800、2000、2500、
3000、3500、4000、4500、10000、15000、20000、25000、30000、35000、40000、45000、50000、
55000、60000和64500的线性聚乙烯亚胺中的任一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所用的缩水甘油和烃基缩水甘油醚是正丁基缩水甘油醚、正辛基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚、乙基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、异丙基缩水甘油醚和缩水甘油中的任一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所用的一卤代物是氯代正丁烷、氯代异丁烷、氯代正戊烷、氯代正己烷、溴代正丙烷、溴代异丙烷、溴代正丁烷、溴代异丁烷、溴代正戊烷、溴代正己烷、3-氯甘油、2-氯乙醇、3-氯-1-丙醇、2-溴乙醇和3-溴-1-丙醇中的任一种或多种。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所用的酸是四氟硼酸、六氟磷酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、硝酸、三氟甲磺酸、三氟乙酸和五氟丙酸中的任一种或多种。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,该方法制备的聚合物溶液的技术指标为:
1)外观:无色至淡黄色透明粘稠液体;
2)不挥发分(150℃烘):≥98%;
3)pH值:7.0~9.5;
4)溶解性:溶于环氧树脂、聚乙烯缩丁醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚酮树脂和聚氨酯树脂;
5)热稳定性:≥150℃;
6)电阻率:1.0×104~1.0×106Ωcm。