一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的制备方法，包括如下步骤：步骤一、在反应装置中加入二甲胺，冰水浴0‑5℃下搅拌，以酚酞为指示剂，交替滴加烯丙基氯和氢氧化钠，保持指示剂不变色，升温38～42℃回流6h进行叔胺化反应,叔胺化反应后进行油水分离;步骤二、用分液漏斗将两相分离后，油水分离的上层油相静置8～12 min，而后加入烯丙基氯和蒸馏水反应在43～47℃反应2～4 h，得DMDAAC单体；步骤三、油水分离的下层水相加入烯丙基氯和氢氧化钠在43～47℃下反应5～7 h，得DMDAAC单体。本发明专利技术的制备过程中不用氢氧化钠干燥、不用丙酮结晶，方法简单，工艺条件温和，反应速度快，可有效遏制副反应从而降低成本、提高产率，有利于工业化生产。

Method for preparing two methyl diallyl ammonium chloride monomer

The invention relates to a two dimethyl diallyl ammonium chloride monomer preparation method comprises the following steps: a step in the reaction device with two methylamine, ice water bath 0 5 DEG C, stirring to phenolphthalein, alternately dropping allyl chloride and sodium hydroxide, maintain indicator discoloration, temperature 38 ~ 42 degrees of reflux 6h tertiary amination, oil-water separation of tertiary amination; two, with a separatory funnel of the two-phase separation step, the upper oil separation of oil and water phase standing for 8 to 12 min, addition of allyl chloride and distilled water reaction at 43 to 47 DEG C for 2 to 4 h. The DMDAAC monomer; the lower aqueous phase step three, oil-water separation adding allyl chloride and sodium hydroxide in 43 ~ 47 DEG C for 5 to 7 h, DMDAAC monomer. The preparation process of the invention without sodium hydroxide drying, without acetone crystallization, the method is simple, mild reaction conditions, reaction speed, can effectively curb side effects so as to reduce the cost and improve the yield, and is suitable for industrial production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及DMDAAC合成
，具体涉及一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的制备方法。
技术介绍
絮凝剂是目前污水治理中应用最为广泛的一种药剂，絮凝剂在废水处理中可以有效的提升了污水处理速率，使废水处理效果显著。目前，加入絮凝剂需要确保经大型污水处理设备处理后的水质能够符合国家规定排放标准，要有效防止了水污染现状的恶化，要确保生态环境可持续发展。因此，絮凝剂需要有合成高效、无毒、低价等性能，这也是近年来国内外絮凝剂研究开发的重点。二甲基二烯丙基氯化铵（dimethy diallyl ammoniu chloride, DMDAAC）是一种水溶性极强的含有两个不饱和键的季铵盐，它的均聚物聚二甲基二烯丙基氯化铵，是一种水溶性阳离子聚合物，可与其它乙烯基单体均聚或共聚，给聚合物引入季铵基基团，因而具有极强的极性和对阴离子性物质的亲和力，并具有正电荷密度高、水溶性好、分子量易于控制、高效无毒、造价低廉等优点，从而成为合成絮凝剂的首选。在20世纪70年代，东德、前苏联、日本等国也积极开发该产品，同时在国内也掀起了研究高潮。目前，现有技术中当合成产品为絮凝剂时，存在反应时间长、纯度不高、分子量不够高等问题，这也是水处理药剂研发急需解决的问题，但这些问题的核心和难题还是在DMDAAC单体的合成上面。现有技术中DMDAAC单体合成工艺为一步法、两步法和一锅法。一步法是经叔胺化生成的烯丙基二甲基胺不经分离直接与烯丙基氯反应生成DMDAAC。此法过程简单、产率高，但提纯工艺复杂且难得到高纯单体，影响单体均聚；两步法后期分离提纯简单且季铵产品不含氯化钠，单体纯度高，但产率低（50％），并且需要NaOH干燥、丙酮结晶成本高，工艺条件不易控制，所以很难实现工业化，单体中含丙酮有可能影响下一步聚合反应；一锅法快速，低耗，产率高，但由于其操作工艺复杂，不利于大规模工业化。综上所述，一步法、两步法及一锅法各有利弊，均影响和制约着该产品的进一步推广和应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的制备方法，该方法不需要氢氧化钠干燥、不需要丙酮结晶，方法简单，工艺条件温和，反应速度快，可有效遏制副反应，从而降低成本、提高产率，有利于工业化生产。本专利技术为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的制备方法，包括如下步骤：步骤一、在反应装置中加入二甲胺，冰水浴0-5℃下搅拌，以酚酞为指示剂，交替滴加烯丙基氯和氢氧化钠，保持指示剂不变色，升温38～42℃回流6h进行叔胺化反应, 叔胺化反应后进行油水分离;上述方法中的冰水浴0～5℃下搅拌，是因为在DMDAAC的合成反应中，亲核反应生成叔胺的亲核试剂是二甲氨，其碱性较强，亲核能力较强，可以在较低的温度下与活泼的烯丙基氯发生亲核取代。当随着温度的升高，叔胺产率先增大后减小，由于二甲氨与烯丙基氯沸点均较低，低温反应可降低其挥发性，反应更充分；温度升高二者易挥发，导致产率下降。另外升高温度，在碱性溶液中易加速副反应的进行，因此在0～5℃时叔胺收率最高。交替滴加烯丙基氯和氢氧化钠，是因为由于在强碱条件下，烯丙基氯易发生副反应生成季胺或有阻聚作用的醛、醇、醚等杂质，所以一般采用低温交替滴加来控制溶液碱性及反应速度，以控制副反应。回流6 h叔胺化反应，是因为从叔胺化反应历程可知：传统两步法之所以产率低，是因为叔胺化反应不充分（4～5 h），所得叔胺产品含有相当数量的未反应的烯丙基氯。但若延长反应时间，季胺化反应严重，所以所得叔胺产率也不会太高。因此叔胺化反应时间的选择对单体合成意义重大。本专利技术选用叔胺化反应6 h，油水分离后，水相未反应物和油相分别加烯丙基氯季胺化得一步法单体和两步法单体DMDAAC，该法使各反应物料得以充分利用，产率可达90％。步骤二、用分液漏斗将两相分离后，油水分离的上层油相静置8～12 min，而后加入烯丙基氯和蒸馏水反应在43～47℃反应2～4 h，得DMDAAC单体；步骤三、油水分离的下层水相加入烯丙基氯和氢氧化钠在43～47℃下反应5～7 h，得DMDAAC单体。其中步骤二和三中均在43～47℃反应，是因为亲核取代反应为叔胺的季胺化，亲核试剂为二甲基烯丙基胺，其碱性较二甲氨弱，分子空间位阻大，不利于亲核取代，需在温度较高下进行。在本专利技术中的三个步骤加入的烯丙基氯量比例较多，这是因为烯丙基氯过量对叔胺产率有显著影响，当其稍稍过量时，可以提高叔胺产率，当其大量过量时，由于有利于季胺化反应进行，因此反而降低了叔胺产率。因此，烯丙基氯略微过量可以提高叔胺和季胺盐产率。本专利技术的反应原理为：二甲氨与烯丙基氯反应生成叔胺和盐酸，盐酸与二甲氨反应生成二甲氨盐酸盐；氢氧化钠中和二甲氨盐酸盐，还原为二甲氨，使其继续与烯丙基氯反应生成叔胺，叔胺与烯丙基氯反应生成季胺盐。作为本专利技术一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的制备方法的进一步优化：所述步骤一中加入的二甲胺、烯丙基氯和氢氧化钠的摩尔比为1:1:1。作为本专利技术一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的制备方法的进一步优化：所述步骤二中加入的烯丙基氯量为步骤一叔胺化反应中加入烯丙基氯量的0.18～0.20倍。作为本专利技术一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的制备方法的进一步优化：所述步骤二中加入的蒸馏水量为油相体积的18～22%。作为本专利技术一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的制备方法的进一步优化：所述步骤三中油水分离的下层水相加入的烯丙基氯为步骤一叔胺化反应中加入烯丙基氯量的0.26～0.28倍。作为本专利技术一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的制备方法的进一步优化：所述步骤三中油水分离的下层水相加入的氢氧化钠为步骤一叔胺化反应中加入氢氧化钠量的0.42～0.44倍。有益效果本专利技术的制备方法是通过在低温条件下交替滴加氢氧化钠和烯丙基氯，分离出叔胺和水，进而制出高纯DMDAAC，并且还综合利用未反应物并制出低纯DMDAAC。本专利技术的制备过程中不用氢氧化钠干燥、不用丙酮结晶，方法简单，工艺条件温和，反应速度快，可有效遏制副反应从而降低成本、提高产率，有利于工业化生产，采用本方法生成DMDAAC，其纯度达到85%以上，产率达到94%以上。具体实施方式为了更加清楚的理解本专利技术的目的、技术方案及有益效果，下面结合对本专利技术做进一步的说明，但并不将本专利技术的保护范围限定在以下实施例中。实施例1一种制备二甲基二烯丙基氯化铵单体的方法，包括如下步骤：步骤一、在装有磁力搅拌的三颈烧瓶中加入50ml二甲胺，冰水浴4℃下搅拌，以酚酞为指示剂，交替滴加21 ml氢氧化钠和35 ml烯丙基氯，保持指示剂不显色，升温38℃回流6 h，进行叔胺化反应，叔胺化反应后进行油水分离；步骤二、用分液漏斗将两相分离后，上层油相静置10 min，而后加入6.5 ml的烯丙基氯和20％蒸馏水在44℃反应2.5 h，得DMDAAC单体；步骤三、油水分离的下层水相加入10 ml烯丙基氯和10 ml氢氧化钠在43℃下反应5 h，得DMDAAC单体，纯度可达86%，产率可达94%。实施例2一种制备二甲基二烯丙基氯化铵单体的方法，包括如下步骤：步骤一、在装有电动搅拌的三颈烧瓶中加入150 ml二甲胺，冰水浴5℃下搅拌，以酚酞为指示剂，交替滴加70 ml氢氧化钠和10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、在反应装置中加入二甲胺，冰水浴0‑5℃下搅拌，以酚酞为指示剂，交替滴加烯丙基氯和氢氧化钠，保持指示剂不变色，升温38～42℃回流6h进行叔胺化反应, 叔胺化反应后进行油水分离;步骤二、用分液漏斗将两相分离后，油水分离的上层油相静置8～12 min，而后加入烯丙基氯和蒸馏水反应在43～47℃反应2～4 h，得DMDAAC单体；步骤三、油水分离的下层水相加入烯丙基氯和氢氧化钠在43～47℃下反应5～7 h，得DMDAAC单体。

【技术特征摘要】
1.一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、在反应装置中加入二甲胺，冰水浴0-5℃下搅拌，以酚酞为指示剂，交替滴加烯丙基氯和氢氧化钠，保持指示剂不变色，升温38～42℃回流6h进行叔胺化反应, 叔胺化反应后进行油水分离;步骤二、用分液漏斗将两相分离后，油水分离的上层油相静置8～12 min，而后加入烯丙基氯和蒸馏水反应在43～47℃反应2～4 h，得DMDAAC单体；步骤三、油水分离的下层水相加入烯丙基氯和氢氧化钠在43～47℃下反应5～7 h，得DMDAAC单体。2.如权利要求1所述一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的制备方法，其特征在于：所述步骤一中加入的二甲胺、烯丙基氯和...

【专利技术属性】
技术研发人员：田文杰，曲洋，李辉，王小庆，靳朝喜，王国峰，翼艳霞，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：河南;41