| |
 |
N,N-亚甲基双丙烯酰胺的合成 |
罗晟
(大庆炼化公司科技发展研究中心)
N,N-亚甲基双丙烯酰胺又名甲撑双丙烯酰胺,英文缩写名MBA,为白色或浅黄色粉末状结晶,毒性低,对皮肤无刺激,无神经毒性,溶于水及乙醇、丙酮等有机溶剂。在它的结构中具有两个相同且非常活泼的反应性官能团,可作为交联剂,能将线性高分子迅速转变为体型高分子,制备吸水性聚合物,还可与各种离子型单体发生聚合反应,使其在石油开采以及医药、水处理等行业具有广泛用途。
1 N,N-亚甲基双丙烯酰胺的制备
MBA的合成根据使用的原料的不同,分为以下两种工艺。
1.1 丙烯酰胺与甲醛反应制备(工艺一)丙烯酰胺同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,通过氨水中和后析出MBA。
合成条件的优化对产品收率的影响有以下几个方面:
(1)甲醛用量的影响。维持丙烯酰胺的加入量不变,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,可以看出过量的甲醛有利于提高产品的收率,但不是绝对的过高,过量110%左右为宜。
(2)反应温度、时间的影响。不同的温度条件下其产生的速度并不相同,在低温下生成速度较慢,温度上升生成速度加快,但温度太高会引起反应液的聚合。
(3)保温时间的影响。适当延长保温时间有利提高产品收率,反应超过1h后收率不再增加。
(4)硫酸用量的影响。这是水解反应的关键,用量少反应速度慢且不完全;用量多则需要过多的氨水中和,并产生大量的硫铵盐,在产物中过饱和析出成为杂质影响质量。最佳值为0.55。
(5)洗涤水温的影响。MBA在5℃以上的水中可溶性,硫酸铵在0℃的水中的溶解度较大,水温不超过5℃。在以上条件下制得产品收率为50%,纯度为91%。
1.2 丙烯酰胺与多聚甲醛反应制备(工艺二)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。合成条件的优化对产品收率的影响有以下几个方面:
(1)溶剂用量的影响。选择合适的溶剂是该反应的关键,使用1、2-二氯乙烷能获得良好效果。
(2)反应温度的影响。温度介于60～70℃,反应平稳,析出大量结晶产物。
(3)反应时间的影响。反应2h后,产率达到最佳值。
(4)酸用量的影响。酸用量影响较大,当酸用量介于0.17～0.6mL,产率可达88%左右。在以上条件下制得粗产品收率80%以上,纯度95%。
2 两条合成工艺路线比较
工艺一:使用大庆炼化公司生产的50%丙烯酰胺水溶液和甲醇厂生产的37%的甲醛溶液反应制备,但其产品的一次收率和纯度都不如工艺二,且存在废液处理,但原料不用外购。
工艺二:使用固体丙烯酰胺和多聚甲醛反应制备,其产品的一次收率都在80%以上,纯度为95左右,不存在三废处理。尽管原料需外购但合成路线简单,操作方便,经济合理。
3 结论
亚甲基双丙烯酰胺是一种应用十分广泛的精细化工产品,国外在生产和应用上都很成熟,但在国内,其应用很不成熟,尤其在三次采油中仍为空白。因此,要加大其应用的开发,使其更好地为油田的勘探开发服务。 |
|
|
|
|
|
