本发明专利技术公开了一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的合成方法，该合成方法包括将丙烯腈、硫酸、异丁烯在酸酐存在下接触，其中，所述酸酐的用量W为(0.9～1.5)m，m由式(1)计算得出，式(1)中，C为硫酸的浓度，单位为重量％，m1为硫酸的用量，单位为克，M为酸酐的分子量，f为酸酐与水反应的反应系数。采用本发明专利技术提供的AMPS的合成方法，通过控制酸酐的用量在上述范围内，可以有效地抑制磺化副产物的产生，从而能够以较高收率获得较高纯度AMPS产品。m＝(1-C)×m1×M×f/18(1)。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
2_ 丙烯酸胺基 _2_ 甲基丙横酸(2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid,以下称为AMPS)是多功能水溶性阴离子单体，由于分子结构具有碳碳双键和对盐不敏感的磺酸基，因此易于聚合，而且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AMPS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AMPS。美国专利US 3544597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(DE2904444A1，DE 2904465A1)改进了上述方法，并提出了获得更高纯度AMPS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AMPS从混合液中析出，得到泥浆状产物，然后加入醋酸升温，蒸出过量丙烯腈，再加入一定量水，升温至90°C以上使其溶解，再放入冷水中，使产物结晶析出，并用醋酸洗净，再用60°C热风干燥，即得到高纯单体。在现有的AMPS生产工艺中，为了提高AMPS的纯度和收率，通常使用高浓度的硫酸，尤其是发烟硫酸作为磺化剂。但是，当反应液中存在多余的SO3时，SO3就会丙烯腈和异丁烯反应生成磺化副产物，如单磺化异丁烯、双磺化异丁烯等，而且，这些磺化副产物的生成对于AMPS作为聚合物单体的聚合反应有显著的负面影响。CN 101284805A公开了一种AMPS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AMPS的收率。CN 1072406A公开了一种2_丙烯酰胺基_2_甲基丙磺酸的生产方法，该方法以丙烯腈、异丁烯和硫酸三种物料为原料，并加入有机酸酐，其中，有机酸酐为醋酸酐，醋酸酐的加入量为硫酸加入量的O. 5-50%，优选为2-25%。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的方法生产的AMPS纯度低的缺陷，提供一种能够以较高收率获得较高纯度AMPS产品的合成2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的方法。本专利技术的专利技术人发现，在CN 1072406A公开的一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的生产方法中，该方法只选用了一种有机酸酐，即醋酸酐，硫酸选用了浓度为98%的硫酸，而醋酸酐的用量仅由硫酸的用量决定。而且，该方法中并没有指出在使用不同浓度硫酸的时候，所用酸酐的最佳用量；更没有指出该方法对减少磺化副产物的影响，也没有提及纯度问题。本专利技术的专利技术人经过研究发现，在合成2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的方法中加入酸酐可以去除反应体系中的水分，从而有效地减少磺化副产物的产生，但是，酸酐的用量直接影响副产物的多少，酸酐的用量过少，反应体系中的水分去除不完全，导致产品AMPS的收率和纯度较低；酸酐的用量过多，未反应的酸酐也成为一种副产物，影响AMPS产品的纯度，而且AMPS的收率也较低。本专利技术的专利技术人经研究还发现，酸酐的用量不仅与硫酸的用量有关，还与硫酸的浓度、酸酐的分子量以及酸酐与水的反应系数紧密相关，通过将酸酐的用量控制在一个合适的范围内，不仅AMPS的收率较高，而且AMPS产品纯度较现有技术也明显提高。正是基于此，本专利技术的专利技术人得到本专利技术。本专利技术提供了，该合成方法包括将丙烯腈、硫酸、异丁烯在酸酐存在下接触，其中，所述酸酐的用量W为(0.9 1.5)m，m*s (I)计算得出，m = (I-C) XniiXMXf/18(I)其中，C为硫酸的浓度,小于100%,单位为重量Hi1为硫酸的用量,单位为克，M为酸酐的分子量，f为酸酐与水反应的反应系数。本专利技术提供的AMPS的合成方法，通过控制酸酐的用量在上述范围内，可以有效地抑制磺化副产物的产生，从而能够以较高收率获得较高纯度AMPS产品。此外，本专利技术提供的AMPS合成方法不仅适用于醋酸酐，还适用于其他的有机酸酐和无机酸酐，而且也适用于各种不同浓度的硫酸。具体实施例方式本专利技术提供了，该合成方法包括将丙烯腈、硫酸、异丁烯在酸酐存在下接触，其中，所述酸酐的用量W为(O. 9 I. 5)m，优选情况下，W为(O. 9 I. 3)m，进一步优选，W为(I I. 2)m。其中，m由式(I)计算得出，m = (I-C) Xm1XMXfZlS(I)其中，C为硫酸的浓度,小于100%,单位为重量Hi1为硫酸的用量,单位为克，M为酸酐的分子量，f为酸酐与水反应的反应系数。本专利技术中，所述酸酐与水反应的反应系数是指当酸酐与水反应生成相应的酸时，酸酐与水的化学计量摩尔比，例如，当酸酐为醋酸酐时，醋酸酐完全反应生成醋酸所需的水量为醋酸酐的I摩尔当量，也就是说醋酸酐与水以I I摩尔比完全反应生产2摩尔醋酸，那么，所述酸酐与水反应的反应系数f为I。根据本专利技术的合成方法，所述酸酐可以选自用作脱水剂的各种酸酐，只要能够去除反应体系中的水分，又不与原料反应的酸酐即可。所述酸酐可以为各种有机酸酐或无机酸酐，优选情况下，所述有机酸酐为乙酸酐、丙酸酐、二乙酸酐中的一种或多种，所述无机酸酐为五氧化二磷、五氧化二氮中的一种或多种。根据本专利技术的合成方法，所述硫酸的浓度可以在较大范围内变动，只要用浓度为小于100重量％的硫酸均可以实现本专利技术的目的。优选情况下，所述硫酸的浓度为95-99重量％。根据本专利技术的合成方法，所述丙烯腈的量与硫酸的量与异丁烯的量之间的关系没有特别的限定，可以为常规的比例，优选地，所述丙烯腈的量与硫酸的量与异丁烯的量的摩尔比为 5-25 I O. 8-1. 2，更优选为 7-18 I O. 9-1. I0根据本专利技术的合成方法，将丙烯腈、硫酸、异丁烯在酸酐存在下接触的条件为本领域技术人员公知的接触条件。一般情况下，合成2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的方法可以是将原料丙烯腈、硫酸和异丁烯在_20°C至55°C的条件下一起反应O. 5-10小时，然后分离出产物；也可以在_20°C至5°C的条件下先将丙烯腈和硫酸接触，然后在-10°C至55°C的条件下再向反应体系中通入异丁烯完成反应。根据本专利技术的合成方法，酸酐可以与反应原料一起加入或分别与一种反应原料一起加入，优选情况下，酸酐与硫酸一起加入到反应体系中。根据本专利技术的合成方法，所述丙烯腈的来源没有特别的限定。优选情况下，所述丙烯腈为分析纯丙烯腈，含水量低于I重量％，更优选为O. 2-0. 7重量％。根据本专利技术的合成方法，所述分离的方法可以为任何能够实现液固分离的方法， 如过滤法，包括常压过滤法、真空过滤法等，将生成的浆状产物冷至室温，经过滤后得到滤饼和滤液。对滤饼进行真空干燥，所述真空干燥的条件可以为常规条件，如干燥温度可以为50-130°C，干燥压力可以为小于30kPa，得到的干燥产物为AMPS粗品。根据本专利技术的合成方法，所述纯化的方法可以为常规的纯化AMPS粗品的方法。优选地，采用重结晶的方法对AMPS粗品进行纯化，所述重结晶的方法的具体操作本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种2?丙烯酰胺基?2?甲基丙磺酸的合成方法，该合成方法包括将丙烯腈、硫酸、异丁烯在酸酐存在下接触，其特征在于，所述酸酐的用量W为(0.9～1.5)m，m由式(1)计算得出，m＝(1?C)×m1×M×f/18(1)其中，C为硫酸的浓度，小于100％，单位为重量％，m1为硫酸的用量，单位为克，M为酸酐的分子量，f为酸酐与水反应的反应系数。
【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：
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