專利名稱：：水相中n-羥甲基丙烯酰胺溶液的合成方法
技術(shù)領(lǐng)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(diǎn)，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(shù)：
：N-羥甲基丙烯酰胺由于其分子結(jié)構(gòu)中含有可以聚合的雙鍵和可以縮合的羥甲基兩個(gè)活潑基團(tuán)，因此具有交聯(lián)劑單體的特征，廣泛應(yīng)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(lǐng)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(yīng)用十分廣泛的精細(xì)化學(xué)品。國外對此研究和應(yīng)用技術(shù)相對較為成熟，國內(nèi)對其應(yīng)用還很有限，不少應(yīng)用領(lǐng)域還有待進(jìn)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(jià)值。最早的合成方法是使丙烯酰胺和甲醛反應(yīng)而得到結(jié)晶狀的N-羥甲基丙烯酰胺。如國外學(xué)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(yīng)結(jié)束后，體系自然分成兩相，當(dāng)溫度降至室溫時(shí)，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(jié)晶。我國批量生產(chǎn)N-羥甲基丙烯酰胺始于20世紀(jì)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(yīng)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(bào)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(yīng)溫度難以控制，使改產(chǎn)品的廣泛應(yīng)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(jì)，攪拌器的四口燒瓶中，按照化學(xué)計(jì)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(shí)，加入適量催化劑，開始恒溫反應(yīng)，40分鐘5.0個(gè)小時(shí)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(jī)胺催化劑等，最好是有機(jī)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(yīng)時(shí)間可以是40分鐘5.0個(gè)小時(shí)，最好是1.01.5個(gè)小時(shí)。恒溫反應(yīng)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(shí)增加了反應(yīng)物的轉(zhuǎn)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(shí)具有很好的穩(wěn)定性，交聯(lián)結(jié)構(gòu)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(lǐng)域有廣泛的用途。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)例。實(shí)施例l在裝有冷凝器，溫度計(jì)，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(shí)，加入0.0035g三乙醇胺，開始恒溫反應(yīng)，5.0小時(shí)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(shí)施例2在裝有冷凝器，溫度計(jì)，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(shí)，加入0.53g二乙醇胺，開始恒溫反應(yīng)，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(shí)施例3在裝有冷凝器，溫度計(jì)，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(shí)，加入0.003g氯化銨，開始恒溫反應(yīng)，l.O小時(shí)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(shí)施例4在裝有冷凝器，溫度計(jì)，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(shí)，加入0.017g金屬鈉二甲苯膠體，開始恒溫反應(yīng)，1.5小時(shí)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(shí)施例5在裝有冷凝器，溫度計(jì)，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(shí)，加入0.003g有機(jī)胺催化劑，開始恒溫反應(yīng)，1.2小時(shí)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(shí)驗(yàn)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(jié)果如下表中所示。表l不同樣品的物理性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>結(jié)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(diǎn)，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(shí)降低生產(chǎn)成本。權(quán)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(jì)，攪拌器的四口燒瓶中，按照化學(xué)計(jì)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(shí)，加入適量催化劑，開始恒溫反應(yīng)，40分鐘～5.0個(gè)小時(shí)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(jī)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(yīng)時(shí)間是40分鐘～5.0個(gè)小時(shí)，恒溫反應(yīng)溫度在45℃～110℃之間。2.根據(jù)權(quán)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(quán)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(jī)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(quán)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(quán)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(yīng)時(shí)間是1.01.5個(gè)小時(shí)；恒溫反應(yīng)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(jì)，攪拌器的四口燒瓶中，按照化學(xué)計(jì)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(shí)，加入適量催化劑，開始恒溫反應(yīng)，40分鐘～5.0個(gè)小時(shí)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(jī)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(shí)增加了反應(yīng)物的轉(zhuǎn)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(quán)日2007年8月7日發(fā)明者楊冬亞,邱鳳仙申請人:江蘇大學(xué)