一种叔丁基丙烯酰胺磺酸的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种叔丁基丙烯酰胺磺酸的合成方法，其中，该方法包括以下步骤：提供第一溶液和第二溶液，所述第一溶液是通过在-30℃至15℃下，将丙烯腈与第一磺化剂接触而得到的；所述第二溶液是通过在-30℃至15℃下，将丙烯腈与第二磺化剂接触而得到的；在-20℃至50℃下，将第一溶液与占异丁烯进料的10-100％的异丁烯和第二溶液接触，得到第三溶液；在-20℃至50℃下，将第三溶液与占异丁烯进料的0-90％的异丁烯接触，得到浆状产物；将浆状产物进行分离和纯化，得到叔丁基丙烯酰胺磺酸。采用本发明专利技术提供的方法无需向反应体系中引入其他物质，大大降低了生产成本和提高了纯度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
叔丁基丙烯酸胺横酸(acrylamidotertiary butyl sulfonic acid,以下称为OQATBS)是多功能水溶性阴离子单体，分子结构为由于ATBS的分子结H 0 。构具有对盐不敏感的磺酸基和被良好保护的酰胺基，因此其均聚和共聚物有许多特殊的性质，具有广阔的应用前景，可广泛应用于油田化学、水处理剂、化纤、塑料、印染、涂料、表面活性剂、抗静电剂、陶瓷、照相、洗涤助剂、离子交换树脂、气体分离膜、电子工业等领域。目前最典型的生产ATBS的工艺，是以丙烯腈，发烟硫酸和异丁烯为原料在较温和的条件下进行反应制备ATBS。美国专利US3544597首先报道了这种制备酰胺基磺酸类化合物的方法，并得到了纯度较高的单体，但反应条件较为苛刻。日本日东化学公司(DE2904444，DE2904465)改进了上述方法，并提出了获得更高纯度ATBS的技术方案。该专利所述的方法是将过量的丙烯腈兼作反应溶剂，在氦气气氛中于低温下加入发烟硫酸，在搅拌下通入异丁烯，使其反应，产物ATBS从混合液中析出，得到泥浆状产物，经过干燥后，可以得到ATBS粗产品。为了提高ATBS的收率，CN1072406A公开了一种提高ATBS收率的方法，该方法是在反应过程中加入O. 5-50重量％的有机酸酐，如醋酸酐，由丙烯腈、硫酸和异丁烯一步反应制得高纯度的ATBS单体的制备方法，使用硫酸时加入有机酸酐不仅可以提高ATBS产品收率，而且产品结晶的颗粒较大。CN101284805A公开了一种ATBS收率的方法，预先在硫酸中加入2_30重量％的有机磺化物，如对羟基苯磺酸，将混有有机磺化物的硫酸与丙烯腈混合，再通入异丁烯，该方法不仅抑制副反应的发生，而且产品结晶粒度较大，提高ATBS的收率。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种新的合成叔丁基丙烯酰胺磺酸的方法，该方法无需额外添加其他组分即可实现ATBS产品中副产物含量较低、纯度较高。本专利技术的专利技术人经过研究，意外地发现，在合成ATBS时，对丙烯腈和磺化剂接触所得到的溶液的加入过程进行控制，无需额外添加其他试剂就可以有效地减少反应过程中的磺化副产物，以满足对收率和纯度具有更高要求的高品质ATBS的生产，从而得到本专利技术。本专利技术提供了，其中，该方法包括以下步骤(I)提供第一溶液和第二溶液，所述第一溶液是通过在-30°c至15°C下，将丙烯腈与第一磺化剂接触而得到的；所述第二溶液是通过在_30°C至15°C下，将丙烯腈与第二磺化剂接触而得到的；(2)在-20°c至50°C下，将第一溶液与占异丁烯进料的10-100%的异丁烯和第二溶液接触，得到第三溶液； (3)在_20°C至50°C下，将第三溶液与占异丁烯进料的0-90%的异丁烯接触，得到浆状产物；(4)将浆状产物进行分离和纯化，得到叔丁基丙烯酰胺磺酸；其中，所述第一磺化剂与第二磺化剂相同或不同，各自为浓度为98-103重量％的硫酸或发烟硫酸；第一磺化剂的重量与第一磺化剂和第二磺化剂的总重量的比值为O. 1-0.9 I ;所述丙烯腈的总量与第一磺化剂和第二磺化剂的总量与异丁烯的总量的摩尔比为 5-25 I O. 8-1. 2。与现有技术相比，本专利技术提供的方法无需向反应体系中引入其他物质，只需控制反应过程中丙烯腈和磺化剂各自分批接触，就可以有效地减少反应过程中产生的副产物，尤其是磺化副产物，使得到的ATBS产品的纯度较高，一方面节省了购买其他物质的原料费用，另一方面还减少了向反应体系中加入以及从反应体系中除去该物质的步骤，从而大大降低了生产成本和提高了纯度。具体实施例方式本专利技术提供了，其中，该方法包括以下步骤(I)提供第一溶液和第二溶液，所述第一溶液是通过在-30°C至15°C下，将丙烯腈与第一磺化剂接触而得到的；所述第二溶液是通过在_30°C至15°C下，将丙烯腈与第二磺化剂接触而得到的；(2)在_20°C至50°C下，将第一溶液与占异丁烯进料的10-100%的异丁烯和第二溶液接触，得到第三溶液；(3)在_20°C至50°C下，将第三溶液与占异丁烯进料的0-90%的异丁烯接触，得到浆状产物；(4)将浆状产物进行分离和纯化，得到叔丁基丙烯酰胺磺酸；其中，所述第一磺化剂与第二磺化剂相同或不同，各自为浓度为98-103重量％的硫酸或发烟硫酸；第一磺化剂的重量与第一磺化剂和第二磺化剂的总重量的比值为O.1-0.9 I ;所述丙烯腈的总量与第一磺化剂和第二磺化剂的总量与异丁烯的总量的摩尔比为 5-25 I O. 8-1. 2。根据本专利技术的合成方法，所述第一磺化剂的浓度与第二磺化剂的浓度可以相同或不同，只要所述第一磺化剂和第二磺化剂均为浓度为98-103重量％的硫酸或发烟硫酸即可。本专利技术中，硫酸或发烟硫酸的浓度的定义与本领域公知的相同，即硫酸的浓度是指其中H2SO4的重量百分含量，发烟硫酸的浓度是指将其中SO3换算为H2SO4后H2SO4的重量百分含量。优选情况下，第二磺化剂的浓度低于第一磺化剂的浓度，更优选为第二磺化剂的浓度比第一磺化剂的浓度低O. 3-3重量％，即第一磺化剂的浓度(重量％)_第二磺化剂的浓度(重量％ ) = O. 3-3重量％。进一步优选，第一磺化剂的浓度为100-102重量％，所述第二磺化剂的浓度为99-102重量％。根据本专利技术的合成方法，所述第一磺化剂的重量和第二磺化剂的重量可没有特别的限定。优选情况下，第一磺化剂的重量与第一磺化剂和第二磺化剂的总重量的比值为O.1-0.9 1，进一步优选情况下，第一磺化剂的重量与第一磺化剂和第二磺化剂的总重量的比值为O. 2-0. 8 I。在上述优选的比例范围内可以获得明显更高的ATBS收率，而且浓度较高的硫酸的用量可以较少。根据本专利技术的合成方法，所述丙烯腈的重量与磺化剂的重量可以在较大范围内变动，均可实现本专利技术的专利技术目的。优选情况下，在第一溶液中，所述丙烯腈与第一磺化剂的摩尔比为5-30 1，优选为8-28 I ;在第二溶液中，所述丙烯腈与第二磺化剂的摩尔比为5-30 I，优选为 8-28 I。根据本专利技术的合成方法，在步骤⑴中，将丙烯腈与第一磺化剂接触和丙烯腈与第二磺化剂接触的目的都是为了得到丙烯腈的硫酸溶液，因此，根据本专利技术，对丙烯腈与磺化剂接触的条件没有特别的限定，考虑到磺化剂为高浓度硫酸或发烟硫酸的强酸性和强氧化性，较低的温度有利于防止副反应的发生和有利于操作，优选地，丙烯腈与第一磺化剂接触的温度为-30°C至15°C，时间为3-300分钟，进一步优选情况下，接触的温度为_15°C至(TC，时间为30-180分钟；丙烯腈与第二磺化剂接触的温度为-30°C至15°C，时间为3-300分钟，进一步优选情况下，接触的温度为_15°C至0°C，时间为30-180分钟。根据本专利技术的合成方法，所述异丁烯的通入过程没有特别的限定，可以在步骤(2)全部通入第一溶液中，即，异丁烯的通入量占异丁烯进料的100%。优选情况下，在步骤(2)中，可以将占异丁烯进料的10-90%的异丁烯通入第一溶液中，剩余的异丁烯可以在步骤(3)中通入，进一步优选为20-80重量％，更优选为30-70%。需要说明的是，当步骤(2)中异丁烯的通入量占异丁烯进料的100%时，本专利技术可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叔丁基丙烯酰胺磺酸的合成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)提供第一溶液和第二溶液，所述第一溶液是通过在?30℃至15℃下，将丙烯腈与第一磺化剂接触而得到的；所述第二溶液是通过在?30℃至15℃下，将丙烯腈与第二磺化剂接触而得到的；(2)在?20℃至50℃下，将第一溶液与占异丁烯进料的10?100％的异丁烯和第二溶液接触，得到第三溶液；(3)在?20℃至50℃下，将第三溶液与占异丁烯进料的0?90％的异丁烯接触，得到浆状产物；(4)将浆状产物进行分离和纯化，得到叔丁基丙烯酰胺磺酸；其中，所述第一磺化剂与第二磺化剂相同或不同，各自为浓度为98?103重量％的硫酸或发烟硫酸；第一磺化剂的重量与第一磺化剂和第二磺化剂的总重量的比值为0.1?0.9∶1；所述丙烯腈的总量与第一磺化剂和第二磺化剂的总量与异丁烯的总量的摩尔比为5?25∶1∶0.8?1.2。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李斗星，齐兰芝，黄凤兴，贾春革，穆晓蕾，赵冬，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：