崔小明(北京燕山石化公司研究院,102550)
一、前　　言
    亚甲基双丙烯酰胺又名甲撑双丙烯酰胺或N,N’-甲叉基双丙烯酰胺,简称MBA,分子式C7H10N2O2,分子量154.17;外观为白色或浅黄色粉末状结晶,熔点185℃(分解),密度1.235g/cm3;毒性低,小白鼠经口LD50为390mg/kg,对皮肤无刺激,无神经毒性;溶于水及乙醇、丙酮等有机溶剂。亚甲基双丙烯酰胺具有两个相同且非常活泼的反应性官能团,可与各种离子型单体发生聚合反应,使得其在医药、造纸、电子、化妆品、涂料和水处理等方面具有广泛的用途。
二、制备方法〔1,2〕
　　1.丙烯腈法丙烯腈与甲醛在硫酸催化下进行水解,生成亚甲基双丙烯酰胺硫酸盐,然后经氨中和,析出产物结晶,再经水洗、干燥制得成品。反应方程式为:

   该法是目前国内生产亚甲基双丙烯酰胺的主要方法,存在工艺复杂、生产周期长,设备投资大,产品纯度低等缺点。
　　2.丙烯酰胺法以丙烯酰胺为原料制备亚甲基双丙烯酰胺,有直接合成和经由N-羟甲基丙烯酰胺合成两条工艺路线。
(1)直接合成工艺
   丙烯酰胺与甲醛水溶液在浓硫酸催化作用下进行水解反应,生成亚甲基双丙烯酰胺硫酸盐化合物,然后经氨中和,析出产物结晶,再经水洗、干燥制得成品。具体操作为在反应瓶中加入100份50%的丙烯酰胺水溶液,然后按丙烯酰胺∶甲醛∶硫酸=1∶1.05∶0.45(摩尔比)分别加入甲醛和滴加浓硫酸,反应温度为40-60℃,反应2h,保温1h,然后用氨水中和,调节pH值为5-6,冷却后真空抽滤,并用冷水洗涤2-3次,在60℃以下烘干得成品。产品收率约为83%,含量大于95%。
(2)由N-羟甲基丙烯酰胺合成工艺
    在酸性条件下,丙烯酰胺与多聚甲醛发生可逆反应生成N-羟甲基丙烯酰胺,然后再与另一分子丙烯酰胺作用得产品。其反应方程式为:

    该法工艺简单,操作方便,经济合理,无环境污染,是一种很有发展前途的制备方法。具体操作为:在装有回流冷凝器的反应瓶中,加入144g丙烯酰胺、30g多聚甲醛和600mL1,2-二氯乙烷,在搅拌下,向此溶液中滴加3mL浓盐酸,加热至76-78℃,反应2h后冷却至室温,经过滤、重结晶、干燥后得到纯度为98.5%的精制产品130.0g,收率为83%。
三、MBA的应用〔3-8〕
　　1.合成树脂的改性MBA用作聚合物的交联剂,可改进合成树脂的性能,扩大其使用范围。如经MBA改性的聚缩醛热固化性树脂,可在190℃、2.8MPa成型;聚丙烯树脂加入MBA,可在232℃、2.1MPa成型;用MBA改性的PVC树脂,可在70℃成型,耐变黄性良好;经MBA改性的硬质PVC,耐紫外线的性能良好;经MBA改性的聚氨酯树脂,可在180℃成型,热塑性、尺寸稳定性良好;在155—160℃,将MBA添加到醋酸纤维药膜中,能降低其在丙酮中的溶解度;ABS树脂经过MBA改性后,胶凝含量增加,热变形温度也大为提高。
　　2.造纸工业MBA与氨基醋酸酯聚合所得聚合物可用作纸张增强剂;与丙烯酰胺、丙烯酸和丙烯酸二乙胺、乙基丙烯酸甲酯的共聚物,可用作纸面涂层剂及滤水性增强剂;与乙撑二胺所得聚合物可用作彩色相纸感光材料的成分。
　　3.电子工业
    含氯化钠的丙烯酰胺、MBA共聚物凝胶,可用作燃料电池的固体电解质;经浓硫酸处理过的丙烯酸、MBA聚合物,可用作铅蓄电池的极板涂层;苯乙烯磺酸钠、MBA共聚物可用作温度传感器;丙烯酰胺、MBA凝胶可用作显示材料(ECD)的电解质;丙烯酰胺、MBA和N-羟甲基丙烯酰胺凝胶,可用作太阳热能收集器。
　　4.光敏树脂MBA用作光敏树脂单体,可以提高印刷版的硬度,增加其耐水性、耐溶剂性,并具有工艺简单,制版时间短,耐磨性好、耐印率和分辩率高等优点,是筛网印刷中理想的制版感光材料。
　　5.医药用品由丙烯酰胺、MBA合成的共聚物作隐形眼镜镜片,具有无毒、透光性、弹性、热稳定性良好等优点;MBA与磷酸酯反应制得的含磷聚合物,可用作消炎药;由丙烯酰胺、琼脂或琼脂糖、MBA制得的共聚物凝胶,可用作外用药棉、绷带、膏布和外科手术中的各种衬垫及药物吸收基质材料。
　　6.胶粘剂和涂料丙烯酸及其酯类和MBA在过氧化苯甲酰引发下进行溶液聚合生成的胶粘剂,可用于生产压敏胶带;丙烯酰胺、甲基丙烯酸、2-羟基乙酯和MBA聚合物可用作金属防腐涂料;丙烯酰胺、MBA聚合物可用作磁性材料的粘合剂,也可用作玻璃纤维、耐纶纤维无纺布、特氟隆纤维等的粘合剂;丙烯酸、MBA与纤维素接枝聚合,可得到用于喷射记录中记录纸的涂料。
　　7.化妆品丙烯酸及其盐类和MBA在复合乳化体系中制成的聚合物乳液用作化妆品乳剂,可生产各类洗液、护肤、护发用品,具有优良的安全性、稳定性和保湿性;MBA与多氨聚酰胺反应的生成物,可用作毛发调理剂。
　　8.高吸水性树脂以硝酸铈铵为引发剂,MBA为交联剂,将洋芋淀粉(或木薯粉)与丙烯酰胺接枝共聚、水解,可制得在室温下吸收去离子水高达5085倍的高吸水性树脂;MBA还可用作餐巾和保健用尿布生产中的高吸水性树脂交联剂。　　9.堵水剂和土壤稳定剂以丙烯酰胺为聚合单体,MBA为交联剂,在引发剂、促进剂的作用下进行聚合反应,形成的不溶于水的聚合物水凝胶,俗称“丙凝”,是一种优良的化学堵水灌浆材料。它以水溶液形式灌注于施工部位,就地发生聚合,能充填并封堵砂层空隙和岩层裂缝,阻止地下水通道,并将松软的砂土胶结固定,起到稳定强化地基的作用,凝胶时间可控制在几秒到几十分钟,广泛应用于水库、堤坝、隧道、桥梁、地下构筑物、开矿、采油等的防水密封和土壤稳定。
　　10.混凝土添加剂以MBA为交联剂的可聚合性反应单体添加于混凝土材料中,经氧化还原引发体系作用的混凝土,可使强度提高,凝固速度加快并能增加防水性能,缩短维护期;若用于混凝土包覆剂中,可使其耐水性提高。
　　11.其它方面的应用除上述应用外,将MBA、甲基丙烯酸钠聚合物和相关颜料混合,可制得喷射油墨;以MBA交联的凝胶材料在医学临床检验中用作蛋白质、氨基酸、核酸等固定、分离和检测的电泳介质;由MBA制得的水胶炸药,有很好的耐水性,适用于水中爆破作业;苯乙烯、马来酸、MBA系凝胶状聚合物,可用作循环冷却水的防腐剂和絮凝剂;此外,MBA还可用于制备灭火凝胶剂、防火粘合剂等。四、结束语MBA是一种制备工艺简单,性能优异、用途广泛的精细化工产品,国外有关其应用研究的报道层出不穷,而在我国,MBA的应用仅局限于堵水剂、临床检验、光敏树脂等,因此,我们应加紧对MBA应用研究的开发,使之更好地为我国的经济建设服务。
参考文献
〔1〕JP.,601197
〔2〕桑　浩;等,广西化工,1,18(1997)
〔3〕EP.,315840
〔4〕US.,3649574
〔5〕Geroffen.,1910480
〔6〕桑　浩,安徽化工,3,15(1995)
〔7〕赵宏升,化工商品科技情报,2,3(1995)
〔8〕JP.,6082847