CN106946723A - 一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，涉及一种合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，本发明以丙烯酸酯、醇胺为原料，合成羟乙基丙烯酰胺。在带有磁力搅拌，恒压滴液漏斗和蒸馏装置的三口烧瓶中，加入丙烯酸酯及阻聚剂对苯二酚。冰浴中搅拌，滴加醇胺，滴加完毕后加入季铵碱，升温，反应结束后用醇洗涤、过滤，干燥得白色粉末状产品。本发明的优点是使用季铵碱催化剂使整个反应温度降低，产物易于分离，同时该催化剂可增大碱的接触面积、加速反应进行，而且还能降低了碱的含量，同时也不会引入新的介质。
Description
技术领域
本发明涉及一种合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，特别是涉及一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法。
背景技术
羟乙基丙烯酰胺（HEAA），可以用它制备低温交联型印花固浆。不仅能够实现低温交联，同时达到无游离甲醛和交联释放甲醛的环保要求。同其他交联单体相比，较低的用量和低廉的价格在保证固浆质量的同时，使得制造商的成本大大降低。羟乙基丙烯酰胺中不存在任何游离醛基，其交联机理是基于在N上的SN2反应进行脱醇交联，也不会产生交联释放醛类的问题。同其他交联单体相比，其常温交联速度更快，室温下8h即可达到六成以上的交联度。同时，这是一种水溶性单体，在乳胶粒表面的交联可以有效改善低Tg丙烯酸乳液的发黏问题。
目前对羟乙基丙烯酰胺的研究少见报道，仅有用碳二亚胺对丙烯酸与二乙醇胺进行的直接低温缩合方法。合成酰胺的方法有三种，一是直接法，即直接用羧酸与醇胺反应制得醇酰胺； 二是酯交换法，即用羧酸酯与醇胺在一定条件下发生酯交换作用；三是酰氯化法，即用酰氯与醇胺反应制得。本发明用酯交换法来合成羟乙基丙烯酰胺，即：羧酸甲酯与乙醇胺在碱性催化剂条件缩合制取醇酰胺。
胺解反应必须在接近中性或碱性的条件下进行，因此催化剂的选择很关键。常用催化剂主要有无机碱和有机碱两类。但是无机碱在有机溶液中的溶解度有限，其催化性能并不能得到完全发挥，而且产品中容易包裹强碱，碱含量太高在应用时也会影响粉末涂料的性能。
四甲基氢氧化铵（TMAH）为无色结晶(常含3个或5个结晶水)是一种强有机碱，属于季铵碱。加热到130℃时易分解为三甲胺和甲醇的混合气体，或者三甲胺和二甲基醚气体的混合物，根据此性质，TMAH 在工业上用作易分解性的催化剂、甲基酯化剂等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，本发明选用季铵碱作为催化剂，其不仅能够催化合成目标化合物，还能够在反应结束之后通过加热分解轻易的除去催化剂，在不需要纯化的情况下，就能够得到较纯净的羟乙基丙烯酰胺。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，所述方法包括以下过程：
（1）在装有磁力搅拌、恒压滴液漏斗和温度计的250mL三口烧瓶中，投入丙烯酸酯，少量的阻聚剂以及溶剂，冰水浴中搅拌，滴加醇胺，在指定时间0.5~1h内滴加完，迅速加入催化剂；
（2）升至反应温度80~95℃，反应时间为2~6h，反应中间歇取样测其胺值直至胺值不再变化；用乙醇多次洗涤样品至无色，抽滤得样品。
所述的一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，所述丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯。
所述的一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，所述溶剂为叔丁醇、乙醇，或不加溶剂。
所述的一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，所述阻聚剂为对苯二酚，用量为酯摩尔量的0.1%~0.5%。
所述的一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，所述醇胺为乙醇胺、二乙醇胺。
所述的一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，所述反应配比为化学计量比。
所述的一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，所述催化剂为四甲基氢氧化铵，浓度为50%四甲基氢氧化铵。
所述的一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，所述催化剂四甲基氢氧化铵用量选用酯摩尔量的2~9%。
本发明的优点与效果是：
1.本发明使用季铵碱作催化剂能够增大与反应物的接触面积，在反应结束之后通过加热分解轻易的除去催化剂，在不需要纯化的情况下，就能够得到较纯净的羟乙基丙烯酰胺。
2.季铵碱作为催化剂，不仅能够降低整个反应体系的温度，还能加速反应的进程、节约反应时间，提高反应收率，降低副产物的含量。
3.由于季铵碱是一种强有机碱，可以避免无机碱在有机溶液中的溶解度有限，催化性能并不能得到完全发挥的缺陷，并且避免产品中包裹强碱，影响粉末涂料的性能的缺点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明提供一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的方法。具体合成路线如下：
其中1为丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯；
2为乙醇胺；
3为目标产物羟乙基丙烯酰胺。
优选的本发明的制备方法，包括以下步骤
（1）在装有磁力搅拌、恒压滴液漏斗和温度计的250mL三口烧瓶中，投入丙烯酸酯，少量的阻聚剂，冰水浴中搅拌，滴加醇胺，在0.5h内滴完，迅速加入催化剂。
（2）升温至70℃，反应中间歇取样测其胺值直至胺值不再变化。用乙醇多次洗涤样品至无色，抽滤得样品。
以下提供本发明一种羟乙基丙烯酰胺化合物及其制备方法的具体实施方式：
实施例1
25%四甲基氢氧化铵催化合成羟乙基丙烯酰胺
在装有磁力搅拌、恒压滴液漏斗和温度计的250mL三口烧瓶中，投入0.1mol丙烯酸酯，0.02g阻聚剂对苯二酚，冰水浴中搅拌，滴加0.1mol醇胺，在0.5h内滴完，迅速加入1.1g季铵碱。升温至70℃，反应中间歇取样测其胺值直至胺值不再变化。用2倍于反应液的乙醇多次洗涤样品至无色，抽滤得样品。
实施例2
50%四甲基氢氧化铵催化合成羟乙基丙烯酰胺
在装有磁力搅拌、恒压滴液漏斗和温度计的250mL三口烧瓶中，投入0.1mol丙烯酸酯，0.02g阻聚剂对苯二酚，冰水浴中搅拌，滴加0.1mol醇胺，在0.5h内滴完，迅速加入0.55g季铵碱。升温至70℃，反应中间歇取样测其胺值直至胺值不再变化。用2倍于反应液的乙醇多次洗涤样品至无色，抽滤得样品。
实施例3
在装有磁力搅拌、恒压滴液漏斗和温度计的250mL三口烧瓶中，投入0.1mol丙烯酸酯，0.02g阻聚剂对苯二酚，17.5g叔丁醇，冰水浴中搅拌，滴加0.11mol醇胺，在0.5h内滴完，迅速加入0.55g季铵碱。升温至70℃，反应中间歇取样测其胺值直至胺值不再变化。用2倍于反应液的乙醇多次洗涤样品至无色，抽滤得样品。
以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润色，这些改进和润色也应视为本发明的保护。
Claims (8)
1.一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，其特征在于，所述方法包括以下过程：
（1）在装有磁力搅拌、恒压滴液漏斗和温度计的250mL三口烧瓶中，投入丙烯酸酯，少量的阻聚剂以及溶剂，冰水浴中搅拌，滴加醇胺，在指定时间0.5~1h内滴加完，迅速加入催化剂；
（2）升至反应温度80~95℃，反应时间为2~6h，反应中间歇取样测其胺值直至胺值不再变化；用乙醇多次洗涤样品至无色，抽滤得样品。
2.根据权利要求1所述的一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，其特征在于，所述丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯。
3.根据权利要求1所述的一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，其特征在于，所述溶剂为叔丁醇、乙醇，或不加溶剂。
4.根据权利要求1所述的一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，其特征在于，所述阻聚剂为对苯二酚，用量为酯摩尔量的0.1%~0.5%。
5.根据权利要求1所述的一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，其特征在于，所述醇胺为乙醇胺、二乙醇胺。
6.根据权利要求1所述的一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，其特征在于，所述反应配比为化学计量比。
7.根据权利要求1所述的一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，其特征在于，所述催化剂为四甲基氢氧化铵，浓度为50%四甲基氢氧化铵。
8.根据权利要求1所述的一种用季铵碱催化合成羟乙基丙烯酰胺的工艺方法，其特征在于，所述催化剂四甲基氢氧化铵用量选用酯摩尔量的2~9%。
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