陈莲华(苏州市化工研究所·215002)
1 前言
N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA),是光敏尼龙和光敏塑料的高效交联剂。也用作水利建筑灌浆材料,堵水剂和土壤稳定剂。还可用于照相、印刷、制版等。目前,国内使用的MBA主要是由丙烯腈与甲醛在硫酸催化下进行水解反应,生成亚甲基双丙烯酰胺硫酸化合物,再通氨气中和后制得。此法的缺点是其主要原料丙烯腈与一定空气混合能引起爆炸,属一级易燃液体。故不宜采用。MBA也可由N-羟甲基丙烯酰胺同丙烯酰胺在酸性条件下反应制得。此法成本较高,也不被采用。
2 MBA合成新工艺
2.1 反应机理
MBA由丙烯酰胺与甲醛在酸性催化下缩合反应制得。
2.2 原料
丙烯酰胺(工业95%) 甲醛(工业37%)
浓硫酸(工业98%) 氨水(工业20%)
硫酸铜(工业90%)
2.3 合成
在装有搅拌器、温度计、冷凝器的反应器中,加一定量的水后在不断搅拌下缓缓加入浓硫酸,再加甲醛溶液,并以硫酸铜作为阻聚剂,将丙烯酰胺加入,pH值<3,升温,温度控制在50℃以下。待反应完毕,用氨水调pH至6,再保温一定时间,冷却结晶、洗涤、脱水干燥即得MBA。
3 结果与讨论
3.1 合成条件对产品收率及含量的影响
3.1.1 甲醛用量对产品收率的影响
用不同量的甲醛与丙烯酰胺反应考察过量甲醛对产品收率的影响(见图1)。从图1可以看出过量的甲醛有利于提高产品的收率,当甲醛过量10%时收率最大,当过量大于10%收率反而低,可见甲醛的过量值在10%左右为宜。
3.1.2 反应温度
反应条件确定后,丙烯酰胺∶甲醛=2∶1.1(mol比),反应温度对MBA收率影响见图2。从图2可以看出,反应温度为50℃时,MBA收率最高,因此,反应温度选择在50±2℃。
3.1.3 保温时间
反应条件一定时,保温时间对产品收率的影响见图3。
图3表明,适当延长保温时间有利于提高产品收率,但当反应时间超过1h后收率不再增加,故保温时间以1h为佳。
3.1.4 洗涤水温
洗涤的目的主要是洗去副产物硫酸铵等杂质,因MBA在5℃以上的水中呈可溶性,而在0℃以下几乎不溶于水。所以洗涤水温不得超过5℃,另外水在0℃以下要结冰成固体,不利于操作。这样我们便选择洗涤水温为0℃。
3.1.5 加热时间
洗涤水温确定后,加热时间的延长有利于产品含量的提高,因杂质硫酸铵等都是水溶性的,可在加热过程中除去。但当加热时间超过20min后含量不再提高,所以加热时间以20min为宜(见图4)。
3.1.6 最佳合成条件
根据上述试验得到MBA合成的最佳工艺条件,即:丙烯酰胺2.0mol、甲醛1.1mol、浓硫酸0.5mol,反应温度50±2℃,保温时间1h,洗涤水温0℃,洗涤后加热时间20min。按最佳条件进行多次重复试验,产品收率均在83.0%以上,含量超过95%。在扩试车间扩大生产并一次成功。产品经本所光敏尼龙制版应用,效果很好。该合成工艺的主要原料丙烯酰胺为白色固体粉末,稳定性较好,给安全生产带来了方便。
4 结语
新工艺合成的MBA为白色粉状结晶,纯度95%,熔点185℃,水不溶物小于5%,产品质量符合规定标准。该工艺简单、流程短、消耗低、收率高、原料易得、产品质量好。
参考文献
1 特开昭60-82847
2 US3372072
3 US3649574
4 龟谷雅哉.精细化学品(日).1986(2)∶15～25 |
