专利名称：一种水溶性聚酰胺及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种聚合物的合成方法及其应用，具体而言是指一种水溶性聚酰胺的合成方法及其在金属离子吸附方面的应用。
背景技术：
水溶性聚酰胺的常规制备方法主要有(1)以氨基酸为原料通过聚合反应生成多肽；(2)某些细菌可以自行生产合成聚氨基酸；(3) 二元羧酸(或羧酸衍生物，例如酯、酰氯或酸酐)和短链的二元胺反应聚合可能得到水溶性的聚酰胺，例如，中国专利200410026949. 5提出可以采用顺丁烯二酸酐和乙二胺为原料；(4)在芳香族的聚酰胺的苯环上接上亲水性强的磺酸基团，实现水溶性，例如，中国专利201110305107. 3公开了水溶性磺化芳香聚酰胺及其制备方法，以1，4- 二(4-羧基苯氧基)苯-2-磺酸钠，4，4' -二氨基二苯醚-2，2' -二磺酸为原料，通过缩合聚合反应制备出水溶性磺化芳香聚酰胺。 水溶性的聚酰胺的用途较多，可用于药物载体、螯合树脂或离子交换树脂、纤维改性助剂、天然气和石油开采输送中的冰冻抑制剂等。工业废水中存在大量的金属离子，其中有些金属离子昂贵稀有，如Ag+、Au3+、Pt2+等，有些金属离子毒性较大，如Hg2+、Ni2+、Cu2+、Cd2+等。若将这些金属离子遗弃在废水中，对自然界的生态平衡及人类的身体健康将造成极大的危害，因而从废水中分离浓缩提取这些金属离子，无论是从经济角度还是环境角度来讲都是十分重要的。目前，水处理用的聚天冬氨酸(PASP)是一种带有羧基侧链的聚氨基酸，具有螯合和分散功能。由于PASP分子中含有大量的-C00H、-NHCO-等极性基团，具有很好的亲水性和水溶性。因其结构主链上的酰胺键易受微生物、真菌等作用而断裂，最终降解为对环境无害的二氧化碳和水。PASP是一种性能优越、无毒、无污染、极易降解的水溶性聚酰胺，可用作螯合剂、阻垢剂、药物载体、高吸水性材料等[Langmuir，2003, 19 (14), 5669-5679;Materials and Corrosion, 2011, 62(4), 362-369;Biomacromolecules, 2012, 13(5), 1307-1314;EnvironmentalPollution, 2007, 150(3)，381-384];但不足之处在于,现有技术中，聚天冬氨酸(PASP)的合成方法较复杂，工艺难以控制，因而很难实现大批量生产；同时，合成过程中的生产成本较高；对金属的螯合作用有限，同时没有选择性，因而水处理过程中，尤其是含重金属的污水处理中，无法获得理想的处理效果。Nakato等人考察了不同结构的PASP对Ca2+的螯合能力[Macromolecules, 1998,31，2107-2113]。中国专利200710047890. I采用电动修复法将PASP用于修复被重金属污染
的土壤。对金属具有络合作用的高分子树脂，常常利用其结构中对金属具有络合作用的官能团。中国专利200910198267. 5提供了一种重金属螯合吸附树脂的制备方法，它以乙二胺一乙酸，乙二胺二乙酸，乙二胺三乙酸金属螯合物，连接在多聚糖树脂骨架上形成重金属螯合吸附剂。该树脂既能用于去除水溶液中重金属离子，也可用于蛋白质金属亲和纯化，同时可提供带不同配位体数目和不同电荷数目的金属螯合基团对不同金属产生选择性螯合吸附。中国专利200910219440. 5提供了一种重金属螯合树脂的制备方法，以交联氯甲基化聚苯乙烯树脂，有机胺和氯乙酸钠为原料，得到亚胺基二乙酸负载在交联氯甲基化聚苯乙烯上的螯合树脂，能够迅速有效地除去多种农药残留。中国专利201010295456. 7提供了一种重金属螯合剂的制备方法，它以甲醛、聚乙烯亚胺硅胶和二乙酸亚胺溶液为原料，通过滴加的方式制备出了重金属螯合胶粒，螯合能力强，热稳定性好，可反复使用。中国专利201010194618. 8提供了另一种贵金属螯合吸附剂的制备方法，以聚丙烯酰胺、脲、磺胺为原料，既可用于处理废水中的重金属离子，也可用于污泥，垃圾焚烧飞灰等的处理。这些重金属螯合剂虽然螯合能力很强，然而，同样面临合成过程复杂，制备困难等问题，无法实现更好的经济效益。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种可溶性好、金属螯合性强的水溶性聚酰胺，其结构 式如下
权利要求
1.一种水溶性聚酰胺，其特征在于，该水溶性聚酰胺的化学结构式为
2.根据权利要求I所述的水溶性聚酰胺，其特征在于所述的水溶性聚酰胺的数均分子量 Mn 为 4. 89 X IO3 6. 20 X IO4,重均分子量 Mw 为 2. 56 X IO5 7. 06 X IO60
3.—种如权利要求I所述的水溶性水溶性聚酰胺的制备方法，包括以下步骤 ①、将柠檬酸三丁酯、丁二酸二乙酯和己二胺混合均匀，真空减压60°C的条件下，进行缩合聚合反应6h形成预聚物； ②、将上述预聚物平铺于聚四氟乙烯模具内，升温至160°C真空下聚合反应4h，继续升温至200°C聚合反应4h,得到聚合物； ③、将上述聚合物在强碱条件下水解得到所述的水溶性聚酰胺。
4.根据权利要求3所述的水溶性聚酰胺的制备方法，其特征在于步骤①中，所述的柠檬酸三丁酯与丁二酸二乙酯的摩尔比为1:2 3:1。
5.根据权利要求3或4所述的水溶性聚酰胺的制备方法，其特征在于步骤①中，所述的己二胺的添加量与柠檬酸三丁酯和丁二酸二乙酯总的摩尔数相等。
6.根据权利要求3所述的水溶性聚酰胺的制备方法，其特征在于所述的缩合聚合反应和缩合反应是在无溶剂条件下进行。
7.根据权利要求3所述的水溶性聚酰胺的制备方法，其特征在于所述柠檬酸三丁酯采用柠檬酸为起始原料，经过酸催化下的酯化反应制备而得。
8.根据权利要求3所述的水溶性聚酰胺的制备方法，其特征在于所述的丁二酸二乙酯采用丁二酸为起始原料，经过酸催化下的酯化反应制备而得。
9.根据权利要求3所述的水溶性聚酰胺的制备方法，其特征在于所述的丁二酸二乙酯可用戊二酸酯、己二酸酯、庚二酸酯、癸二酸酯替代。
10.一种权利要求I所述的水溶性聚酰胺的应用，其特征在于可作为金属离子螯合剂用来净化水质或者从废水中回收贵重金属。
全文摘要
本发明公开了一种水溶性聚酰胺及其制备方法和应用，属于聚合物的合成方法及其应用技术领域。通过将柠檬酸三丁酯和丁二酸二乙酯按照1:2~3:1的比例和与它们总的物质的量等量的己二胺混合均匀，在60℃下真空加热6h后得到预聚物；将上述预聚物温度升至160℃真空下反应4h，再升温至200℃继续加热4h，得到聚合物；将该聚合物在强碱条件下水解即得到水溶性的聚酰胺。本发明制备方法简单，原料价廉易得，聚合产物具有水溶性好的特点，可螯合水溶液中的金属离子。
文档编号C02F1/28GK102875803SQ20121037215
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者董坚, 姜曼, 陈光松 申请人:绍兴文理学院