[發明專利]一種2?丙烯酰胺基?2?甲基丙(烷)磺酸的制備方法

有效

• 申請號: 201410247148.5
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN104311455B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 王中華
• 申請（專利權）人: 中國石油化工集團公司;中石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術研究院
• 主分類號: C07C309/15
• 分類號: C07C309/15;C07C303/06;C07C303/44
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 牛愛周

技術領域

本發明涉及一種2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸制備方法，屬于有機合成制備領域。

背景技術

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸(2-Acrylamido-2-Methylpropanesulfonic Acid，AMPS)是一種多功能的水溶性陰離子單體，極易自聚或與其他烯類單體共聚。含有2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸單體的水溶性高分子材料，由于分子中含有對鹽不敏感的-SO₃^-基團，賦予了共聚物許多特殊性能。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸的特殊結構也可用于改善非水溶性高分子材料的綜合性能。可廣泛用于化纖、塑料、印染、涂料、表面活性劑、抗靜電劑、水處理劑、陶瓷、照相、洗滌助劑、離子交換樹脂、氣體分離膜、電子工業和油田化學等領域。高純度2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸用作腈綸纖維合成的第三單體，可顯著提高纖維的可紡性、染色性、抗靜電性、阻燃性、耐磨性、透明性和白度等指標，使腈綸纖維可用于制備高檔織物、人造毛皮、玩具和裝飾材料。含有2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸的共聚物涂層具有抗靜電性、耐磨耐腐蝕等優點，用于涂料工業具有良好的前景。用于制備高吸水材料，可明顯改善樹脂吸鹽水的能力。用于合成油田化學劑，可使研制應用水平邁上新臺階。

早在1961年，美國專利2,983,712公開了丙烯酰胺型磺酸單體的合成方法，該專利是用丙烯酰氯(CH₂＝CH-CO-Cl)同脂肪族伯胺(RNH₂)和磺酸(R-SO₃H)為原料按通常反應合成。1965年的英國專利995802和1967年的美國專利3332904也報導了類似的合成方法。1970年的美國專利3544597、1971年的德國專利2105030，1976年的2523616都報導了用發煙硫酸同丙烯腈和異丁烯反應制備2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸的方法。1970年的美國專利3506707提出用SO₃與醋酸的混合物同溶在醋酸與二氯甲烷中的異丁烯先反應，然后再加入水、丙烯腈及硫酸繼續反應的兩步法制取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸的方法。這些專利所報導的方法均得到高純度的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸單體。日本日東化學公司改進了美國潤滑油公司和1971年德國專利2,105,030的方法，并分別申請了德國專利2904444，2904465及日本專利JP81-53306，53307，其所述的方法是將過量 的丙烯腈兼作反應溶劑，在氦氣保護下于低溫下加入發煙硫酸，在攪拌下通入異丁烯，使其反應，產物2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸從反應混合液中析出，得到泥漿狀產物，然后加入醋酸升溫，蒸出過量丙烯腈，再加入一定量水，升溫至90℃以上使其溶解，再放入冷水中，使產物結晶析出，并用醋酸洗凈，再用60℃熱風干燥，即得高純單體。此法雖然是目前較好的方法，但在合成時，極易生成黃色副產物，醋酸難以從產物中除掉，發煙硫酸和醋酸又具有很強的腐蝕性和揮發性，很容易污染環境和腐蝕設備。

我國從20世紀80年代末開始2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸單體的研究工作，到20世紀90年代初形成工業規模，本專利發明人先后于《化工時刊》1995(8)：3-9；《化學世界》1996(8)：422-423；《陜西化工》1995(4)：31-34；《精細石油化工進展》2003(8)：33-35公開了不同的合成方法，采用上述方法于1992年建成了1000噸/年的工業生產裝置。CN1072406A、CN101284805A公開了2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸的合成與精制方法，但從保證產品的純度方面，仍然不能滿足需要。結合生產實踐，開展了新的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸合成方法探索。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中生產2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸時易產生副產物或污染環境和腐蝕設備，產品純度不能滿足需要而提供一種高純度的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸單體的制備方法。

本發明2-丙烯酰胺基-2-甲基丙(烷)磺酸單體的制備方法，包括以下步驟：

(1)將丙烯腈加入配液釜，通冷凍鹽水降溫，然后在-10～-3℃下加入硫酸原料，待其加完后，繼續攪拌0.5～2小時，得到丙烯腈、硫酸混合液；