一種2-丙烯酰胺基烷基磺酸的制備方法技術(shù)領(lǐng)域:本發(fā)明涉及一種2-丙烯酰胺基烷基磺酸的制備方法,2-丙烯酰胺基烷基磺酸是一種可聚合表面活性劑單體,屬于高分子材料單體合成技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)背景:帶有磺酸基團(tuán)的烯類單體及其聚合物,不僅具有強(qiáng)酸的獨(dú)特性能,而且對(duì)水解、溫度及二價(jià)陽(yáng)離子具有特定的穩(wěn)定性,在某些方面的應(yīng)用已成為不可替代的單體及聚合物,如在乳液聚合、印染、油田、水處理工業(yè)方面的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)是較早得到的能夠制得高分子量聚合物的酰胺基磺酸單體。在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了丙烯酰胺基長(zhǎng)鏈烷基磺酸,如2-丙烯酰胺基十六烷磺酸(AMC16S)、2-丙烯酰胺基十二烷磺酸(AMC12S)、2-丙烯酰胺基十四烷磺酸(AMC14S)。此類單體分子中帶有疏水的長(zhǎng)鏈烷基和親水的磺酸基、酰胺基,是一種可聚合的表面活性單體。該類單體與丙烯酰胺等單體共聚,可得到具有離子型表面活性側(cè)鏈的共聚物,該類共聚物通過(guò)鹽誘發(fā)表面活性側(cè)鏈的聚集作用而獲得良好的抗鹽性,可用于高溫高礦化度地層條件下的驅(qū)油劑及鉆井液助劑?;r(shí)刊1998,12(4)公開(kāi)了一種合成的2-丙烯酰胺基十二烷磺酸,化工科技2000,8(1)公開(kāi)了一種合成的2-丙烯酰胺基十四烷磺酸,貴州化工1997,4公開(kāi)了一種合成的2-丙烯酰胺基十六烷磺酸,但這類丙烯酰胺基長(zhǎng)鏈烷基磺酸在合成中都是用丙烯腈、長(zhǎng)鏈烯烴和發(fā)煙硫酸為原料,所用的發(fā)煙硫酸必須是50%以上發(fā)煙硫酸(室溫下呈固態(tài)),制備中不易操作,且需要采用脫水劑,給產(chǎn)品后期純化帶來(lái)了麻煩。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
:本發(fā)明的目的就是在于克服了現(xiàn)有技術(shù)的制備不易操作,且需要采用脫水劑,產(chǎn)品后期純化及溶劑回收麻煩的問(wèn)題,提供一種2-丙烯酰胺基烷基磺酸的制備方法。一種2-丙烯酰胺基烷基磺酸的制備方法,由以α-烯烴和工業(yè)級(jí)丙烯腈、發(fā)煙硫酸和三氧化硫?yàn)樵希次镔|(zhì)的量比為n(α-烯烴):n(H2SO4+SO3):n(丙烯腈)=1:(0.95~1.15):(5~11),其中n(H2SO4):n(SO3)=1:(1.23~2.28)制備而成,包括以下步驟:(1)將丙烯腈、α-烯烴加入帶有攪拌、溫度計(jì)、滴液漏斗、通氣導(dǎo)管和冷凝器的反應(yīng)瓶中,攪拌均勻后用冰鹽水浴將體系的溫度降至-5℃以下,在30~60分鐘內(nèi)向體系中加入發(fā)煙硫酸,加入過(guò)程中保持反應(yīng)溫度不超過(guò)10℃;(2)待發(fā)煙硫酸加完后,在45~90分鐘內(nèi)向步驟(1)所得的體系中通入三氧化硫,加入過(guò)程中保持反應(yīng)溫度不超過(guò)15℃,待三氧化硫量達(dá)到后,加入2~5mL水,于室溫下攪拌反應(yīng)3~10h;(3)將步驟(2)反應(yīng)生成的2-丙烯酰胺基烷基磺酸結(jié)晶用玻璃砂心漏斗過(guò)濾,所得晶體分別用丙烯腈洗滌2次后,于60℃下真空干燥,即得本發(fā)明產(chǎn)品,濾液經(jīng)過(guò)蒸餾或分餾后可循環(huán)利用。所述的發(fā)煙硫酸中游離三氧化硫含量為10%~20%,可以由25%的發(fā)煙硫酸和98%的濃硫酸按照不同比例混合配制。所述的α-烯烴是十一烯-1、十二烯-1、十三烯-1、十四烯-1、十五烯-1、十六烯-1、十七烯-1、十八烯-1或十九烯-1。所述的先加發(fā)煙硫酸,再通三氧化硫的加料順序,或?yàn)橄韧ㄈ趸?,再加發(fā)煙硫酸的加料方式。本發(fā)明的有益效果是:采用10%~20%的發(fā)煙硫酸及三氧化硫作為磺化劑,對(duì)丙烯腈的含水量無(wú)嚴(yán)格要求,作為原料和溶劑的工業(yè)丙烯腈不經(jīng)過(guò)脫水直接應(yīng)用,且制備中不采用脫水劑,目標(biāo)產(chǎn)品收率大于80%、純度大于98%,反應(yīng)過(guò)程平穩(wěn)易控,產(chǎn)品及溶劑后處理簡(jiǎn)單,易于工業(yè)化生產(chǎn);本發(fā)明帶有磺酸基和雙鍵,可用于乳液聚合的可聚合表面活性劑,也可以用于印染增稠劑、新型耐溫抗鹽的聚合物驅(qū)油劑、壓裂液稠化劑和鉆井液助劑的合成。具體實(shí)施方式:下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。但本發(fā)明并不僅限于下述實(shí)施例。實(shí)施例1:按照n(α-烯烴):n(H2SO4+SO3):n(丙烯腈)=1:0.95:5,n(H2SO4):n(SO3)=1:2.28的比例,將265.3克丙烯腈、196.37克十四烯-1加入帶有攪拌、溫度計(jì)、滴液漏斗、通氣導(dǎo)管和冷凝器的反應(yīng)瓶中,攪拌均勻后用冰鹽水浴將體系的溫度降至-5℃,用60分鐘向體系中加入35.52克20%的發(fā)煙硫酸,加入過(guò)程中保持反應(yīng)溫度不超過(guò)10℃;待發(fā)煙硫酸加完后,用45分鐘向體系中通入45.67克三氧化硫,加入過(guò)程中保持反應(yīng)溫度不超過(guò)15℃,待三氧化硫量達(dá)到后,加入5mL水,于室溫下攪拌反應(yīng)10h;將反應(yīng)生成的2-丙烯酰胺基烷基磺酸結(jié)晶用玻璃砂心漏斗過(guò)濾,所得晶體分別用丙烯腈洗滌2次后,于60℃下真空干燥,得到278.3克產(chǎn)物,以十四烯-1計(jì),收率80.2%,含量99.31%,鉑-鈷比色號(hào)為3,濾液經(jīng)過(guò)蒸餾或分餾后循環(huán)利用。實(shí)施例2:按照n(α-烯烴):n(H2SO4+SO3):n(丙烯腈)=1:1.15:11,n(H2SO4):n(SO3)=1:1.23的比例,將583.66克丙烯腈、168.32克十二烯-1加入帶有攪拌、溫度計(jì)、滴液漏斗、通氣導(dǎo)管和冷凝器的反應(yīng)瓶中,攪拌均勻后用冰鹽水浴將體系的溫度降至-6℃,用30分鐘向體系中加入54.84克10%的發(fā)煙硫酸,加入過(guò)程中保持反應(yīng)溫度不超過(guò)10℃;待發(fā)煙硫酸加完后,用90分鐘向體系中通入43.86克三氧化硫,加入過(guò)程中保持反應(yīng)溫度不超過(guò)15℃,待三氧化硫量達(dá)到后,加入2mL水,于室溫下攪拌反應(yīng)3h;將反應(yīng)生成的2-丙烯酰胺基烷基磺酸結(jié)晶用玻璃砂心漏斗過(guò)濾,所得晶體分別用丙烯腈洗滌2次后,于60℃下真空干燥,得所269.6克產(chǎn)物,以十二烯-1計(jì),收率84.5%,含量98.67%,鉑-鈷比色號(hào)為4,濾液經(jīng)過(guò)蒸餾或分餾后循環(huán)利用。實(shí)施例3:按照n(α-烯烴):n(H2SO4+SO3):n(丙烯腈)=1:1:9,n(H2SO4):n(SO3)=1:1.84的比例,將477.54克丙烯腈、224.43克十六烯-1加入帶有攪拌、溫度計(jì)、滴液漏斗、通氣導(dǎo)管和冷凝器的反應(yīng)瓶中,攪拌均勻后用冰鹽水浴將體系的溫度降至-8℃,用45分鐘向體系中加入40.63克15%的發(fā)煙硫酸,加入過(guò)程中保持反應(yīng)溫度不超過(guò)10℃;待發(fā)煙硫酸加完后,用60分鐘向體系中通入45.71克三氧化硫,加入過(guò)程中保持反應(yīng)溫度不超過(guò)15℃,待三氧化硫量達(dá)到后,加入3.5mL水,于室溫下攪拌反應(yīng)6h;將反應(yīng)生成的2-丙烯酰胺基烷基磺酸結(jié)晶用玻璃砂心漏斗過(guò)濾,所得晶體分別用350g丙烯腈洗滌2次后,于60℃下真空干燥,得所322.9克產(chǎn)物,以十六烯-1計(jì),收率86.1%,含量99.12%,鉑-鈷比色號(hào)為3,濾液經(jīng)過(guò)蒸餾或分餾后循環(huán)利用。按照實(shí)施例3的方法,僅改變?chǔ)?烯烴及其用量,實(shí)施例4~9試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。表1實(shí)施例4~9結(jié)果明細(xì)表實(shí)施例456789α-烯烴十一烯-1十三烯-1十五烯-1十七烯-1十八烯-1十九烯-1用量/克154.3182.31210.42238.42252.48266.51產(chǎn)物/克244.9277.1309.0330.3330.9330.7收率/%80.383.285.684.982.180.21含量/%98.0999.0199.1499.0098.6298.03鉑-鈷比色454454上述實(shí)施例的收率大于80%、純度大于98%,鉑-鈷比色號(hào)值小于或等于5,由此看出,本發(fā)明的產(chǎn)品收率較高,純度很高。