一种N‑异丙基丙烯酰胺的合成工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种

【技术实现步骤摘要】
一种N-异丙基丙烯酰胺的合成工艺
本专利技术涉及一种聚合材料单体，具体地说是涉及一种N-异丙基丙烯酰胺的合成工艺，属于新材料

技术介绍
N-异丙基丙烯酰胺是一类重要的温度敏感性材料单体，为白色或浅黄色晶体。其凝胶聚合物存在一个临界温度，当温度低于该值时，凝胶在水中呈溶胀态，而温度达到其临界温度时凝胶迅速收缩。基于该特征，N-异丙基丙烯酰胺的聚合物被用来制造温敏薄膜、玻璃或显示器件，另外在生物、医药、环保等领域都有广泛的应用。目前合成N-异丙基丙烯酰胺的路线主要有以下三种：一是以丙烯酸甲酯和异丙胺为原料，经氧化铵消除法合成N-异丙基丙烯酰胺。该方法合成路线长，操作复杂，能耗大，不利于放大生产。二是丙烯酰氯和异丙胺反应合成N-异丙基丙烯酰胺。该方法成本高，气味大，不利于放大生产。三是丙烯腈与异丙醇或乙酸异丙酯发生烷基化合成N-异丙基丙烯酰胺，该方法较为简单，适合放大生产。但反应过程中产生副产物较多，纯化精制困难。未本美等在《广东化工》发表《N-异丙基丙烯酰胺的合成与表征》一文，以丙烯腈(0.15mol)、异丙醇(0.15mol)为原料，对羟基苯甲醚(3×10-4mol)为阻聚剂、浓硫酸(0.45mol)为催化剂合成N-异丙基丙烯酰胺，反应液用氨水中和静置分层后，将水层冷冻使N-异丙基丙烯酰胺结晶、将油层冷冻结块，将二者一起减压抽滤并置于真空烘箱中室温干燥，再用苯-正己烷混合溶剂重结晶，产率为54.2%。该法产品得率低，工艺流程长，操作繁琐，使用有机溶剂多，环境负荷大，生产成本高，因此，减少该反应副产物产生，并研发产品纯度高、得率高、工艺流程短、生产成本低、操作简便、安全环保的纯化方法对N-异丙基丙烯酰胺的工业化生产具有重要意义。为此提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种得率高、工艺流程短、生产成本低、操作简便、安全环保的方法合成温敏材料单体N-异丙基丙烯酰胺。本专利技术利用丙烯腈和异丙醇在催化剂和阻聚剂存在下反应，经氨水中和后分液，有机相以水萃取，萃取液经降温结晶得到N-异丙基丙烯酰胺晶体。为实现上述专利技术的目的，本专利技术是通过以下的技术方案实现的：一种N-异丙基丙烯酰胺的合成工艺，包括如下步骤：（1）烷基化反应：于反应釜中将丙烯腈和异丙醇混合，加入阻聚剂和催化剂，在20-40℃温度下滴加硫酸，滴毕，于40-50℃反应0.5-1小时生成N-异丙基丙烯酰胺；（2）中和反应：向步骤（1）中含有N-异丙基丙烯酰胺的溶液中，滴加25%氨水中和；（3）萃取工艺：将步骤（2）中液体静置，分去下层水相，向有机相中加入萃取剂，搅拌下萃取，静置，分液，将下层转移至结晶釜；（4）结晶工艺：降温，进行结晶，得N-异丙基丙烯酰胺晶体，过滤；（5）精制：将滤饼于40-50℃真空干燥4小时，得产品。所述阻聚剂是1,4-苯二酚，1,4-苯二酚用量为丙烯腈质量的0.5-3%；所述催化剂是四正丁基氯化铵，四正丁基氯化铵用量为丙烯腈质量的1%-5%；所述硫酸质量分数为25-45%；所述丙烯腈、异丙醇和硫酸的摩尔比为1:1.05：（1.1-1.3）；所述氨水中和至pH=6.5-8；所述萃取剂是水；所述萃取温度为85-95℃；所述结晶溶剂是水；所述结晶温度是5℃。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术的N-异丙基丙烯酰胺合成工艺，反应收率高，产品纯度好。2.本专利技术以四丁基氯化铵和质量分数25-45%的硫酸共同催化反应，同时优化了投料比，使丙烯腈与异丙醇的烷基化反应副产物显著减少，便于N-异丙基丙烯酰胺产物后处理纯化。3.本专利技术使用水为萃取剂和结晶溶剂，避免使用甲苯、正己烷等有毒、易燃有机溶剂，提高了环境友好度和工艺安全性，降低了生产成本。4.本专利技术利用1,4-苯二酚为阻聚剂，有效减少聚合物杂质含量，利于产品纯化。5.本专利技术优选25-45%硫酸，加料过程放热明显减少，提高了反应的可控性。6.本专利技术优化了硫酸和氨水的加入量，使得中和后的硫酸铵刚好可以溶解于水相中，降低了产品在水相中的残留，免去处理水相的复杂工艺，同时也节省了离心除去无机盐硫酸铵的步骤。整个流程操作简便，且工艺周期短。7.本专利技术以PH=6.5-8.0作为中和反应终点，使所得产品纯度和外观品相均有提高，其产生废水接近中性，对环境危害减小。具体实施方式本专利技术由下列实施例进一步说明，但不受这些实施例的限制。实施例中所述的百分浓度均为质量百分比。实施例中，液相检测是用安捷伦高效液相色谱仪进行反应监控和纯度检测，仪器型号为Agilent1260Infinity。实施例中，核磁共振检测是用VarianMercury-400型核磁共振仪测定。实施例中，质谱检测是用HP5973N型质谱仪测定。实施例一：向200升不锈钢釜中加入10.6千克丙烯腈，12.6千克异丙醇，0.1千克1,4-苯二酚，0.2千克四正丁基氯化铵，20-40℃之间滴加65.9千克35%硫酸，滴毕，于40-50℃反应1小时。向反应釜中滴加25%氨水调节pH至7左右，静置，分液，弃去水相，向反应釜中加入120千克水，90℃下搅拌萃取15分钟，静置，分液，将水相转移至另一200升不锈钢釜中，降温至5℃搅拌0.5小时。离心，收集固体，转移至真空干燥箱，在-0.08MPa真空度，40-50℃下干燥4小时，得到18.2千克N-异丙基丙烯酰胺，收率为80.5%，液相纯度为99.3%。熔程：61-63℃；1HNMR(DMSO-d6,400MHz)δ:7.96(s,1H),6.22-6.02(m,2H),5.55-5.52(m,1H),3.89(8,J=6.4Hz,1H),1.07(d,J=6.4Hz,6H)ppm；MS(ESI-LR):114.2(M+H+)。实施例二：向200升不锈钢釜中加入10.6千克丙烯腈，12.6千克异丙醇，0.1千克1,4-苯二酚，0.15千克四正丁基氯化铵，20-40℃之间滴加51.5千克45%硫酸，滴毕，于40-50℃反应1小时。向反应釜中滴加25%氨水调节pH至8左右，静置，分液，弃去水相，向反应釜中加入130千克水，85℃下搅拌萃取15分钟，静置，分液，将水相转移至另一200升不锈钢釜中，降温至5℃搅拌2小时。离心，收集固体，转移至真空干燥箱，在-0.08MPa真空度，40-50℃下干燥4小时，得到18.6千克N-异丙基丙烯酰胺，收率为82.3%，液相纯度为98.1%。熔程：60-62℃；1HNMR(DMSO-d6,400MHz)δ:7.95(s,1H),6.21-6.01(m,2H),5.54-5.51(m,1H),3.88(8,J=6.4Hz,1H),1.06(d,J=6.4Hz,6H)ppm；MS(ESI-LR):114.1(M+H+)。实施例三：向200升不锈钢釜中加入10.6千克丙烯腈，12.6千克异丙醇，0.05千克1,4-苯二酚，0.2千克四正丁基氯化铵，20-40℃之间滴加92.3千克25%硫酸，滴毕，于40-50℃反应1小时。向反应釜中滴加25%氨水调节pH至7左右，静置，分液，弃去水相，向反应釜中加入90千克水，90℃下搅拌萃取15分钟，静置，分液，将水相转移至另一200升不锈钢釜中，降温至5℃搅拌0.5小时。离心，收集固体，转移至真空干燥箱，在-0.08本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种

【技术特征摘要】
1.一种N-异丙基丙烯酰胺的合成工艺，其特征是：该合成工艺包括如下步骤：（1）烷基化反应：于反应釜中将丙烯腈和异丙醇混合，加入阻聚剂和催化剂，在20-40℃温度下滴加硫酸，滴毕，于40-50℃反应0.5-1小时生成N-异丙基丙烯酰胺；（2）中和反应：向步骤（1）中含有N-异丙基丙烯酰胺的溶液中，滴加25%氨水中和；（3）萃取工艺：将步骤（2）中液体静置，分去下层水相，向有机相中加入萃取剂，搅拌下萃取，静置，分液，将下层转移至结晶釜；（4）结晶工艺：降温，进行结晶，得N-异丙基丙烯酰胺晶体，过滤；（5）精制：将滤饼于40-50℃真空干燥4小时，即得N-异丙基丙烯酰胺。2.根据权利要求1所述的N-异丙基丙烯酰胺合成工艺，其特征在于：步骤（1）所述阻聚剂为1,4-苯二酚，1,4-苯二酚用量为丙烯腈质量的0.5-3%。3.根据权利要求1所述的N-异丙基丙烯酰胺合成工艺，其特征在于：步骤（1）所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，张泽群，
申请(专利权)人：辽宁三洋新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21