專利名稱：：水相中n-羥甲基丙烯酰胺溶液的合成方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種N-羥甲基丙烯酰胺在水相中的合成方法，具體涉及一種采用催化劑催化合成N-羥甲基丙烯酰胺交聯(lián)劑的方法。所述的N-羥甲基丙烯酰胺水溶液產(chǎn)品具有甲醛含量低，有效含量高的特點，可替代傳統(tǒng)的固體N-羥甲基丙烯酰胺制備的性能優(yōu)異的丙烯酸樹脂膠粘劑，縮短了工藝流程，降低了生產(chǎn)成本。
背景技術：
：N-羥甲基丙烯酰胺由于其分子結構中含有可以聚合的雙鍵和可以縮合的羥甲基兩個活潑基團，因此具有交聯(lián)劑單體的特征，廣泛應用于纖維改性、樹脂加工、涂料、塑料、粘合劑、油田助劑及土壤改良劑等領域。另外，它還可以在水性體系中與多種單體聚合制成性能優(yōu)良的聚合物，是目前應用十分廣泛的精細化學品。國外對此研究和應用技術相對較為成熟，國內(nèi)對其應用還很有限，不少應用領域還有待進一步的研究和開發(fā)，也才能發(fā)揮N-羥甲基丙烯酰胺更大的潛力和價值。最早的合成方法是使丙烯酰胺和甲醛反應而得到結晶狀的N-羥甲基丙烯酰胺。如國外學者有采用多聚甲醛和丙烯酰胺晶體，以三氯乙烯為溶劑，以金屬鈉膠體作催化劑生產(chǎn)N-羥甲基丙烯酰胺。反應結束后，體系自然分成兩相，當溫度降至室溫時，N-羥甲基丙烯酰胺大量析出，得出N-羥甲基丙烯酰胺產(chǎn)品，但所得產(chǎn)品需用丙酮或乙酸乙酯重結晶。我國批量生產(chǎn)N-羥甲基丙烯酰胺始于20世紀80年代中期，生產(chǎn)方法多采用以三氯乙烯等氯代烴為介質(zhì)的溶劑法，能耗大，且造成不同程度的環(huán)境污染，對原料的要求也較高。近年來，隨著人們將N-羥甲基丙烯酰胺更多的應用于水性樹脂和水乳液的制備，已經(jīng)開始有人在水性體系中采用工業(yè)原料直接合成N-羥甲基丙烯酰胺水溶液，并且在產(chǎn)品合成中用來代替固體的N-羥甲基丙烯酰胺。河南化工,2000,(9):9-10.報道了在05'C低溫下，以36%甲醛和丙烯酰胺合成了44%的N-羥甲基丙烯酰胺產(chǎn)品，得到了合成產(chǎn)品的最佳工藝條件。但所得產(chǎn)品有效含量較低，且反應溫度難以控制，使改產(chǎn)品的廣泛應用受到了一定程度的限制。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是通過選擇特定催化劑來合成一種甲醛含量低，有效含量高的N-羥甲基丙烯酰胺水溶液產(chǎn)品，使其可替代傳統(tǒng)的固體N-羥甲基丙烯酰胺制備的性能優(yōu)異的丙烯酸樹脂膠粘劑，縮短了工藝流程，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明的制備方法為在裝有冷凝器，溫度計，攪拌器的四口燒瓶中，按照化學計量比，依次加入丙烯酰胺，甲醛，水和阻聚劑，置于恒溫水浴中。待丙烯酰胺溶解后，加熱使體系升溫至45'C110'C之間時，加入適量催化劑，開始恒溫反應，40分鐘5.0個小時后，出料得所需的N-羥甲基丙烯酰胺水溶液產(chǎn)品NAM-X，其中NAM代表N-羥甲基丙烯酰胺，X代表固含量。本發(fā)明在N-羥甲基丙烯酰胺水溶液的合成過程中，丙烯酰胺與甲醛的質(zhì)量比可以為1.18:13.55:1，最好為2.13:12.84:1。N-羥甲基丙烯酰胺水溶液的合成過程中，所用的催化劑可以是三乙醇胺，二乙醇胺，氯化銨，金屬鈉二甲苯膠體，有機胺催化劑等，最好是有機胺催化劑。其中催化劑的用量可以為丙烯酰胺質(zhì)量的0.01%0.5%，最好是0.02%0.05%。N-羥甲基丙烯酰胺水溶液的合成過程中所用的阻聚劑可以是苯酚，對甲基苯酚，對甲氧基苯酚，苯醌等，最好是對甲基苯酚。其中阻聚劑的用量可以為總固體質(zhì)量的00.1%,最好是0.005%0.01%。N-羥甲基丙烯酰胺水溶液的合成過程中，恒溫反應時間可以是40分鐘5.0個小時，最好是1.01.5個小時。恒溫反應溫度可以在45'C11(TC之間，最好在80100。C。本發(fā)明使用催化劑合成N-羥甲基丙烯酰胺水溶液的好處，在于其縮短了工藝流程，降低了成本，同時增加了反應物的轉化率和有效含量，從而降低了樹脂中的游離醛含量，減少了環(huán)境污染。所制得的產(chǎn)品在室溫時具有很好的穩(wěn)定性，交聯(lián)結構的存在使其可替代傳統(tǒng)的固體N-羥甲基丙烯酰胺制備的性能優(yōu)異的丙烯酸樹脂膠粘劑，在膠粘劑領域有廣泛的用途。具體實施例方式下面結合實例對本發(fā)明進行詳細說明，但本發(fā)明并不局限于以下實例。實施例l在裝有冷凝器，溫度計，攪拌器的四口燒瓶中，加入丙烯酰胺35.5g，37"/。甲醛溶液81g和0.0035g的苯酚，置于恒溫水浴中。待丙烯酰胺溶解，加熱使體系升溫到45'C時，加入0.0035g三乙醇胺，開始恒溫反應，5.0小時后，出料得固含量為56X的N-羥甲基丙烯酰胺水溶液產(chǎn)品NAM-56。實施例2在裝有冷凝器，溫度計，攪拌器的四口燒瓶中，加入丙烯酰胺105g，37。/。甲醛溶液81g及6g水和0.1g的對甲基苯酚，置于恒溫水浴中。待丙烯酰胺溶解，加熱使體系升溫到45'C時，加入0.53g二乙醇胺，開始恒溫反應，40分鐘后，出料得固含量為70X的N-羥甲基丙烯酰胺水溶液產(chǎn)品NAM-70。實施例3在裝有冷凝器，溫度計，攪拌器的四口燒瓶中，加入丙烯酰胺63.9g，37y。甲醛溶液81g及卯g水和0.0003g的對甲氧基苯酚，置于恒溫水浴中。待丙烯酰胺溶解，加熱使體系升溫到80'C時，加入0.003g氯化銨，開始恒溫反應，l.O小時后，出料得固含量為40X的N-羥甲基丙烯酰胺水溶液產(chǎn)品NAM-40。實施例4在裝有冷凝器，溫度計，攪拌器的四口燒瓶中，加入丙烯酰胺85.5g,370/。甲醛溶液81g禾口26g水，置于恒溫水浴中。待丙烯酰胺溶解，加熱使體系升溫到10(TC時，加入0.017g金屬鈉二甲苯膠體，開始恒溫反應，1.5小時后，出料得固含量為60X的N-羥甲基丙烯酰胺水溶液產(chǎn)品NAM-60。實施例5在裝有冷凝器，溫度計，攪拌器的四口燒瓶中，加入丙烯酰胺63.9g,37%甲醛溶液81§及1733g水和0.0003g的苯醌，置于恒溫水浴中。待丙烯酰胺溶解，加熱使體系升溫到8(TC時，加入0.003g有機胺催化劑，開始恒溫反應，1.2小時后，出料得固含量為5X的N-羥甲基丙烯酰胺水溶液產(chǎn)品NAM-5。實驗方法測定了部分N-羥甲基丙烯酰胺水溶液樣品的部分性能，結果如下表中所示。表l不同樣品的物理性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>結果表明，本發(fā)明產(chǎn)品N-羥甲基丙烯酰胺水溶液具有甲醛含量低，有效含量高的特點，有望替代傳統(tǒng)的固體N-羥甲基丙烯酰胺，制備性能優(yōu)異的丙烯酸樹脂膠粘劑，可縮短工藝流程，同時降低生產(chǎn)成本。權利要求1.水相中N-羥甲基丙烯酰胺溶液的合成方法，其特征是在裝有冷凝器，溫度計，攪拌器的四口燒瓶中，按照化學計量比，依次加入丙烯酰胺，甲醛，水和阻聚劑，置于恒溫水浴中。待丙烯酰胺溶解后，加熱使體系升溫至45℃～110℃之間時，加入適量催化劑，開始恒溫反應，40分鐘～5.0個小時后，出料得所需的N-羥甲基丙烯酰胺水溶液產(chǎn)品NAM-X，其中NAM代表N-羥甲基丙烯酰胺，X代表固含量；其中丙烯酰胺與甲醛的質(zhì)量比為1.18∶1～3.55∶1；所用的催化劑是三乙醇胺，二乙醇胺，氯化銨，金屬鈉二甲苯膠體，有機胺催化劑；其中催化劑的用量為丙烯酰胺質(zhì)量的0.01％～0.5％；所用的阻聚劑是苯酚，對甲基苯酚，對甲氧基苯酚，苯醌；其中阻聚劑的用量為總固體質(zhì)量的0～0.1％；恒溫反應時間是40分鐘～5.0個小時，恒溫反應溫度在45℃～110℃之間。2.根據(jù)權利要求1所述的水相中N-羥甲基丙烯酰胺溶液的合成方法，其特征是丙烯酰胺與甲醛的質(zhì)量比為2.13:12.84:1。3.根據(jù)權利要求l所述的水相中N-羥甲基丙烯酰胺溶液的合成方法，其特征是所述的催化劑是有機胺催化劑，催化劑的用量為丙烯酰胺質(zhì)量的0.02%0.05%。4.根據(jù)權利要求1所述的水相中N-羥甲基丙烯酰胺溶液的合成方法，其特征是所用的阻聚劑是對甲基苯酚，其中阻聚劑的用量為總固體質(zhì)量的0.005%0.01%。5.據(jù)權利要求l所述的水相中N-羥甲基丙烯酰胺溶液的合成方法，其特征是恒溫反應時間是1.01.5個小時；恒溫反應溫度在80100°C。全文摘要本發(fā)明涉及一種采用催化劑催化合成N-羥甲基丙烯酰胺交聯(lián)劑的方法，其特征是在裝有冷凝器，溫度計，攪拌器的四口燒瓶中，按照化學計量比，依次加入丙烯酰胺，甲醛，水和阻聚劑，置于恒溫水浴中。待丙烯酰胺溶解后，加熱使體系升溫至45℃～110℃之間時，加入適量催化劑，開始恒溫反應，40分鐘～5.0個小時后，出料得所需的N-羥甲基丙烯酰胺水溶液產(chǎn)品NAM-X，其中NAM代表N-羥甲基丙烯酰胺，X代表固含量；本發(fā)明使用的有機胺催化劑合成N-羥甲基丙烯酰胺水溶液的好處，在于其縮短了工藝流程，降低了成本，同時增加了反應物的轉化率和有效含量，從而降低了樹脂中的游離醛含量，減少了環(huán)境污染。文檔編號C07C231/00GK101100442SQ200710025590公開日2008年1月9日申請日期2007年8月7日優(yōu)先權日2007年8月7日發(fā)明者楊冬亞,邱鳳仙申請人:江蘇大學