一种N,N制造技术

本发明专利技术涉及一种N,N

【技术实现步骤摘要】
一种N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的合成方法


[0001]本专利技术涉及一种N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的合成方法。

技术介绍

[0002]N,N
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亚甲基双丙烯酰胺是一种应用很广泛的精细化学品，其分子结构中含有两个可聚合的双键活性基团，具有交联剂单体的特性，可以与多种乙烯类、丙烯酸与丙烯酰类单体共聚得到多种共聚物，由于其拥有两个双键活性基团，有利于在共聚物中有效调控高分子链的结构从而调控材料宏观的物理、化学性能。
[0003]例如，淀粉和丙烯酰胺以N,N
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亚甲基双丙烯酰胺为交联剂可得到吸水性极佳的高性能吸水树脂，被广泛的应用于土壤保水剂；利用N,N
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亚甲基双丙烯酰胺与丙烯酰胺、丙烯酸丁酯等共聚可得到全水相的涂料印花增稠剂，是实施全水相涂料印花工艺中的关键助剂。
[0004]目前，N,N
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亚甲基双丙烯酰胺与丙烯酰胺等活性单体交联而成的聚合体被广泛的应用于水利、电力工程、地下工程的建造中，是效果最好、质量最可靠的防水堵漏灌浆材料；用于采油工艺中的压裂液与堵水剂，是石油、建筑行业非常重要的化工原料。近年来，由于N,N
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亚甲基双丙烯酰胺所具有的多官能团聚合位点，也常用于光敏塑料、尼龙感光板、各种胶片和磁带制造、以及新型高级耐高温防火玻璃等生产行业中，是一种多用途、质量可靠的交联剂与化工助剂。国外对N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的研究较为成熟，国内对其应用开发和制备方法的研究还较为有限，不少应用领域还有待进一步的研究和开发，从而发挥N,N
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亚甲基双丙烯酰胺更大的潜力和价值。
[0005]现有合成N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的方法公开如下：
[0006](1)授权公告号为CN101462979B的中国专利，公开了以丙烯酰胺和甲醛溶液为原料，使用盐酸或硫酸作为催化剂，制备了N,N
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亚甲基双丙烯酰胺。该方法使用无机酸作为催化剂，提高了反应的产率。但是反应过程中需要严格控制体系中反应物的浓度，以避免无机酸催化剂失活。同时产物后处理步骤较多，生产设备较为复杂，且使用的甲醛溶液挥发性较强，在加料过程中生产环境不够友好，工业化生产具有一定的局限性。
[0007](2)2008年，Martin等人在Journal of Controlled Release中报道了一种利用丙烯酰氯与亚甲基二胺在甲苯中使用碳酸钾作为缚酸剂合成N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的方法。该方法可以在有机体系内进行反应，所得产物纯度较高，产率达到90％以上。但是，其原料丙烯酰氯极易遇水分解，并产生大量氯化氢，使得操作较难实现；反应原料亚甲基二胺价格昂贵，反应需在低温、无水条件下进行，反应环境苛刻，生产成本高，不具备工业化基础。
[0008](3)2009年，朱露山、项东升等人分别在《应用化工》与《化工中间体》上报道了利用丙烯腈与甲醛使用酸性离子液体催化合成了N,N
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亚甲基双丙烯酰胺。该方法使用了1
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甲基
‑3‑
[α
‑
甲基
‑
(4
‑
磺酸苄基)]咪唑硫酸氢盐酸性离子液体作为反应催化剂，催化效率较无机酸大大增强，并且反应后处理较为容易，无需加入大量碱液中和，减少了副产物的生成。但是所使用的酸性离子液体制备过程复杂，价格昂贵，重复循环利用率低，限制了其产业化
应用。
[0009]综上，现有技术中使用的N,N
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亚甲基双丙烯酰胺普遍存在生产成本高、生产工艺对环境有污染的困境，并且产品中游离甲醛含量较高。

技术实现思路

[0010]本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能降低反应温度、提高产率、减少副产物产生及废液排放的N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的合成方法。
[0011]本专利技术所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种反应条件温和、容易控制、安全性高、后处理简单、产品纯度高、易于工业化生产的N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的合成方法。
[0012]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的合成方法，其特征在于包括以下步骤：
[0013](1)将固相多孔材料放入圆底烧瓶中，加入杂多酸的水溶液，加热搅拌回流一段时间后，静置冷却，然后将固相多孔材料滤出，经烘干后得到负载型杂多酸催化剂；
[0014](2)以丙烯酰胺和多聚甲醛为原料，加入少量阻聚剂，在酰胺活化试剂及步骤(1)制得的负载型杂多酸催化剂的催化下，进行反应，
[0015][0016](3)待步骤(2)反应结束后，先用热水稀释反应体系，再用纱布滤除负载型杂多酸催化剂；所得滤液真空浓缩后转移至结晶釜内，缓慢降温结晶，离心分离得到N,N
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亚甲基双丙烯酰胺晶体，即为目标产物；离心母液中含有酰胺活化试剂，可浓缩继续回用。目标产物经核磁共振氢谱与红外光谱确定结构，产率约87％。
[0017]优选地，步骤(1)中，所述的固相多孔材料选自活性炭、二氧化硅、MCM
‑
41分子筛中的一种或多种；所述的杂多酸选自磷钨酸、磷钼酸、磷钨酸铯、硅钨酸钠中一种或多种，杂多酸水溶液的质量浓度为5％～15％。
[0018]优选地，步骤(1)中，回流时间为4h～6h，冷却静置时间为12h～24h；烘干温度为110～120℃，烘干时间为2～6h。
[0019]优选地，步骤(2)的具体步骤为：将步骤(1)中制备的负载型杂多酸催化剂与酰胺活化试剂置于反应釜内，加入水作为反应溶剂；然后按比例分别加入反应物丙烯酰胺、多聚甲醛、阻聚剂，将体系加热至反应温度，反应一段时间，待有白色固体析出后，继续保温熟料一段时间至反应完全。
[0020]优选地，步骤(2)中，所述的酰胺活化试剂选自1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐、N
‑
羟基琥珀酰亚胺、N
‑
羟基硫代琥珀酰亚胺、4
‑
二甲氨基吡啶中的一种或两种；所述阻聚剂为对甲氧基苯酚、对羟基苯酚、酚噻嗪中的任意一种。
[0021]优选地，步骤(2)中，所述负载型杂多酸催化剂的加入量为丙烯酰胺的6wt％
‑
15wt％。
[0022]优选地，步骤(2)中，所述丙烯酰胺与酰胺活化试剂的摩尔比为1：(0.05～0.25)，丙烯酰胺与水的摩尔比为1：(1.2～3.0)，丙烯酰胺与多聚甲醛摩尔比为1：(0.92～0.98)，
丙烯酰胺与阻聚剂的摩尔比为1：(0.005～0.01)。
[0023]优选地，步骤(2)中，反应温度为60～85℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的合成方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将固相多孔材料放入圆底烧瓶中，加入杂多酸的水溶液，加热搅拌回流一段时间后，静置冷却，然后将固相多孔材料滤出，经烘干后得到负载型杂多酸催化剂；(2)以丙烯酰胺和多聚甲醛为原料，加入少量阻聚剂，在酰胺活化试剂及步骤(1)制得的负载型杂多酸催化剂的催化下，进行反应，(3)待步骤(2)反应结束后，先用热水稀释反应体系，再用纱布滤除负载型杂多酸催化剂；所得滤液真空浓缩后转移至结晶釜内，缓慢降温结晶，离心分离得到N,N
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亚甲基双丙烯酰胺晶体，即为目标产物。2.根据权利要求1所述的N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的合成方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的固相多孔材料选自活性炭、二氧化硅、MCM
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41分子筛中的一种或多种；所述的杂多酸选自磷钨酸、磷钼酸、磷钨酸铯、硅钨酸钠中一种或多种，杂多酸水溶液的质量浓度为5％～15％。3.根据权利要求2所述的N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的合成方法，其特征在于：步骤(1)中，回流时间为4h～6h，冷却静置时间为12h～24h；烘干温度为110～120℃，烘干时间为2～6h。4.根据权利要求1所述的N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的合成方法，其特征在于：步骤(2)的具体步骤为：将步骤(1)中制备的负载型杂多酸催化剂与酰胺活化试剂置于反应釜内，加入水作为反应溶剂；然后按比例分别加入反应物丙烯酰胺、多聚甲醛、阻聚剂，将体系加热至反应温度，反应一段时间，待有白色固体析出后，继续保温熟料一段时间至反应完全。5.根据权利要求4所述的N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的合成方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的酰胺活化试剂选自1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乐佳，张虎寅，孙世良，肖勋文，肖杰，吴乐先，王恒，
申请(专利权)人：湖北鑫甬生物环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：