一種2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)是一種應(yīng)用廣泛的多功能聚合單體，其外 觀為白色晶體或粉末，具有強(qiáng)吸濕性，略帶酸味，易溶于水、二甲基酰胺，微溶于甲醇、乙醇， 難溶于丙酮、苯等有機(jī)溶劑，水溶液呈酸性。AMPS分子中含有強(qiáng)陰離子性和親水性官能團(tuán) 磺酸基，使其具有良好的耐鹽性、耐高溫性、導(dǎo)電性、染色親和性；同時分子中活潑的碳碳雙 鍵使其可以與許多烴類單體進(jìn)行共聚。AMPS的均聚物和共聚物可廣泛應(yīng)用于石油工業(yè)、化 纖、印染、涂料、表面活性劑、抗靜電、水處理、陶瓷、照相、洗滌助劑、離子交換樹脂等領(lǐng)域。
[0003] AMPS最早是由美國Lubrizol石油公司在20世紀(jì)70年代初以兩步法實(shí)現(xiàn)工業(yè)生 產(chǎn)的，70年代末期日本化學(xué)公司改進(jìn)了 Lubrizol石油公司的兩步法工藝，用一步法實(shí)現(xiàn)了 工業(yè)化生產(chǎn)。目前，比較主流的AMPS的合成方法是以丙烯腈、發(fā)煙硫酸和異丁烯為原料，在 較為溫和的條件下反應(yīng)制備AMPS，生產(chǎn)工藝有一步法和兩步法。一步法是將發(fā)煙硫酸加入 到丙烯腈和異丁烯的混合物中，直接反應(yīng)得到AMPS ;兩步法是先將含有丙烯基的烯烴磺化 形成中間體，然后在水及硫酸的存在下與丙烯腈反應(yīng)得到AMPS。目前普遍采用的方法是將 發(fā)煙硫酸加入到過量的丙烯腈中，然后通入異丁烯反應(yīng)一定時間得到AMPS。
[0004] 丙烯腈和異丁烯為不飽和單體分子，在酸性條件下合成AMPS的過程中會發(fā)生副 反應(yīng)，產(chǎn)生叔丁基丙烯酰胺或甲基烯丙基磺酸，對聚合產(chǎn)生不利的影響，使產(chǎn)品的純度及色 度較差?，F(xiàn)有技術(shù)通常在反應(yīng)的過程中加入酰胺類化合物，如丙烯酰胺、N，N-二甲基甲酰 胺來減少副反應(yīng)的發(fā)生，這種方法能夠在一定程度上提高產(chǎn)品的收率，降低產(chǎn)品的色度，但 同時也會降低產(chǎn)品的純度，使產(chǎn)品洗滌精制困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制備方 法，本發(fā)明提供的方法制備得到的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸純度較高、色度較好。
[0006] 本發(fā)明提供了一種2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制備方法，包括：
[0007] 在含硫有機(jī)酸的作用下，將丙烯腈、異丁烯和發(fā)煙硫酸進(jìn)行反應(yīng)，得到2-丙烯酰 胺基-2-甲基丙磺酸。
[0008] 優(yōu)選的，所述含硫有機(jī)酸包括磺酸和硫羥酸中的一種。
[0009] 優(yōu)選的，所述含硫有機(jī)酸包括甲磺酸、苯磺酸、亞磺酸或乙硫羥酸。
[0010] 優(yōu)選的，所述發(fā)煙硫酸中三氧化硫的質(zhì)量濃度為15%~25%。
[0011] 優(yōu)選的，所述丙烯腈、異丁烯和發(fā)煙硫酸的摩爾比為（2~9) :(0.9~1.2) :1。
[0012] 優(yōu)選的，所述含硫有機(jī)酸的用量為丙烯腈質(zhì)量的1%~3. 5%。
[0013] 優(yōu)選的，所述反應(yīng)的溫度為20 °C~55 °C。
[0014] 優(yōu)選的，所述反應(yīng)的時間為1小時~3小時。
[0015] 優(yōu)選的，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制備方法具體為：
[0016] 向丙烯腈中加入發(fā)煙硫酸和含硫有機(jī)酸酸后再通入異丁烯進(jìn)行反應(yīng)，得到2-丙 烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；
[0017] 所述向丙烯腈中加入發(fā)煙硫酸和含硫有機(jī)酸的溫度為_20°C~20°C。
[0018] 優(yōu)選的，所述反應(yīng)完成后還包括：
[0019] 將得到的反應(yīng)產(chǎn)物過濾后干燥，得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品；
[0020] 將所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品進(jìn)行重結(jié)晶，得到2-丙烯酰胺基-2-甲 基丙磺酸。
[0021] 本發(fā)明提供的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制備方法，在反應(yīng)的過程中使用含 硫有機(jī)酸，含硫有機(jī)酸能夠與發(fā)煙硫酸形成混酐，混酐分離出的H03S+具有親電活性，與異 丁烯反應(yīng)，形成帶有磺酸基的碳正離子，在硫酸的作用下同丙烯腈發(fā)生作用，形成2-丙烯 酰胺基-2-甲基丙磺酸；本發(fā)明提供的方法制備得到的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的純 度和色度較好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的方法制備得到的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺 酸成品的純度> 99%，色度為15~18。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范 圍。
[0023] 本發(fā)明提供了一種2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制備方法，包括：
[0024] 在含硫有機(jī)酸的作用下，將丙烯腈、異丁烯和發(fā)煙硫酸進(jìn)行反應(yīng)，得到2-丙烯酰 胺基-2-甲基丙磺酸。
[0025] 本發(fā)明在含硫有機(jī)酸的作用下，將丙烯腈、異丁烯和發(fā)煙硫酸進(jìn)行反應(yīng)，得到 2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述含硫有機(jī)酸包括磺酸和硫羥酸 中的一種，優(yōu)選為甲磺酸、苯磺酸、亞磺酸或乙硫羥酸。
[0026] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述發(fā)煙硫酸中三氧化硫的質(zhì)量濃度為15%~25%，優(yōu)選 為18%~22%，更優(yōu)選為20%。
[0027] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述丙烯腈、異丁烯和發(fā)煙硫酸的摩爾比為（2~9): (0· 9 ~L 2) :1，優(yōu)選為（3 ~7) :(1 ~L 1) :1，更優(yōu)選為（4 ~6) :(L 04 ~L 06) :1。
[0028] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述含硫有機(jī)酸的用量為丙烯腈質(zhì)量的1 %~3. 5% ;優(yōu)選 的，所含硫有機(jī)酸的用量為丙烯腈質(zhì)量的1. 5%~3%;更優(yōu)選的，所述含硫有機(jī)酸的用量為 丙烯腈質(zhì)量的2%~2. 5%。
[0029] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述反應(yīng)的溫度為20°C~55°C，優(yōu)選為30°C~45°C，更優(yōu) 選45°C。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述反應(yīng)的時間為1小時~3小時，優(yōu)選為1. 5小時~2. 5 小時，更優(yōu)選為2小時。
[0030] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以向丙烯腈中加入發(fā)煙硫酸和含硫有機(jī)酸后再通入異丁 烯進(jìn)行反應(yīng)，得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。在本發(fā)明的實(shí)施例中，向丙烯腈中加入發(fā) 煙硫酸和含硫有機(jī)酸的溫度為-20°C~20°C，優(yōu)選為-10°C~10°C，更優(yōu)選為-5°C~5°C。
[0031] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述反應(yīng)完成后，還包括：
[0032] 將得到的反應(yīng)產(chǎn)物過濾后干燥，得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品；
[0033] 將所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品進(jìn)行重結(jié)晶，得到2-丙烯酰胺基-2-甲 基丙磺酸。
[0034] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以將所述反應(yīng)產(chǎn)物在常壓下過濾。在本發(fā)明的實(shí)施例 中，可以將過濾后的產(chǎn)物在真空中干燥。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述真空干燥的真空度為 15KPa~25KPa，優(yōu)選為18KPa~22KPa，更優(yōu)選為20KPa。在本發(fā)明的實(shí)施例中，將所述過 濾后的產(chǎn)物干燥的溫度為40°C~60°C，優(yōu)選為45°C~55°C，更優(yōu)選為50°C。在本發(fā)明的實(shí) 施例中，將所述過濾后的產(chǎn)物干燥的時間為2小時~4小時，優(yōu)選為2. 5小時~3. 5小時， 更優(yōu)選為3小時。
[0035] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品后，將所述2-丙烯 酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品進(jìn)行重結(jié)晶，得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。在本發(fā)明的 實(shí)施例中，可以將所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品溶于醋酸溶液后進(jìn)行重結(jié)晶，得 到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述醋酸溶液的質(zhì)量濃度為5 %~ 15%，優(yōu)選為8%~12%，更優(yōu)選為10%。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述重結(jié)晶的時間為0.5 小時~1. 5小時，優(yōu)選為0. 8小時~1. 2小時，更優(yōu)選為1小時。
[0036] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以將重結(jié)晶后的產(chǎn)物干燥，得到2-丙烯酰胺基-2-甲基 丙磺酸。在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以將重結(jié)晶后的產(chǎn)物進(jìn)行真空干燥，得到2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸。在本發(fā)明的實(shí)施例中，將所述重結(jié)晶后的產(chǎn)物干燥的時間為2小時~ 4小時，優(yōu)選為2. 5小時~3. 5小時，更優(yōu)選為3小時。
[0037] 采用液相色譜分析法測試本發(fā)明提供的方法制備得到的2-丙烯酰胺基-2-甲基 丙磺