CN109503407A - 一种双丙酮丙烯酰胺水溶液的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双丙酮丙烯酰胺水溶液的制备方法，将丙酮、丙烯腈混合和硫酸混合，让丙酮和丙烯腈反应，反应完毕得到反应完成液；将有机溶剂加入反应完成液进行析晶，然后经固液分离得到中间品粗品；将中间品固体溶入水中得到中间品水溶液，然后将中间品水溶液通入电渗析器的料液室，同时将水通入电渗析器的水室、将电极液通入电渗析器的极液室，启动电渗析器工作，从料液室流出的为双丙酮丙烯酰胺水溶液，从水室流出的为硫酸溶液。该方法工艺简单，副反应少，避免了废水废渣环境污染等问题，极大缩短了后处理时间，提高了生产效率，工艺更安全环保；并且可以回收硫酸循环使用，节约了资源。
Description
技术领域
本发明涉及双丙酮丙烯酰胺的制备，具体涉及一种双丙酮丙烯酰胺水溶液的制备方法。
背景技术
双丙酮丙烯酰胺（DAAM）是一种重要的精细化工产品，作为一种新型的乙烯基功能单体，极易与其它乙烯基单体共聚，含有的酮羰基可以进行交联接枝等反应，因而被广泛应用于涂料、粘合剂、日用化工、环氧树脂固化剂、感光树脂助剂、纺织助剂、医疗卫生等领域中的精细化工产品，其发展前景十分广阔。
目前，双丙酮丙烯酰胺的制备主要采用丙酮和丙烯腈为原料在硫酸作用下合成的，后续需进行中和处理，中和过程中升温较快，导致聚合等副反应增多，产品收率低，中和处理不但浪费了硫酸，而且废水对环境污染较大，造成后处理工序繁琐。
因此，发明一种条件温和、副反应少、工艺清洁和环境危害小的制备方法，是当前待解决的主要问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺清洁，副反应少，环境危害小的双丙酮丙烯酰胺水溶液的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供的双丙酮丙烯酰胺水溶液的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丙酮、丙烯腈混合和硫酸混合，让丙酮和丙烯腈反应，反应完毕得到反应完成液；
（2）将有机溶剂加入反应完成液进行析晶，然后经固液分离得到中间品粗品，水洗去除中间品粗品上有机溶剂后得到中间品固体；
（3）将中间品固体溶入水中得到中间品水溶液，然后将中间品水溶液通入由双极膜和阴离子交换膜形成的具有两隔室的电渗析器的料液室，同时将水通入电渗析器的水室、将电极液通入电渗析器的极液室，启动电渗析器工作，从料液室流出的为双丙酮丙烯酰胺水溶液，从水室流出的为硫酸溶液。
所述有机溶剂选自丙酮、乙酸乙酯、乙酸甲酯和乙酸丁酯中的一种或二种以上。
所述有机溶剂与反应完成液的体积比为2-5: 1。
所述中间品固体以其与水的质量比1:5-20的配比关系配制成中间品水溶液。
所述硫酸溶液经浓缩或与浓硫酸搭配后循环使用。
所述电渗析器包括设有电极板的阳极端板和阴极端板以及夹持在阳极端板和阴极端板之间的两片双极膜、一片阴离子交换膜和四块隔板；一片双极膜靠近阳极端板设置、另一片双极膜靠近阴极端板设置，阴离子交换膜位于两片双极膜之间，四块隔板分别设在双极膜与阳极端板之间、双极膜与阴极端板之间、阴离子交换膜与双极膜之间；双极膜与阳极端板之间及双极膜与阴极端板之间均形成极液室，阴离子交换膜与靠近阴极端板设置的双极膜之间形成料液室，阴离子交换膜与靠近阳极端板设置的双极膜之间形成水室；料液室、水室和极液室均设有进液口和出液口。
本发明的步骤（1）中丙酮与丙烯腈的反应，在温度30-50℃和搅拌下进行，可分批次加入硫酸，硫酸加入完毕后，一般经过2-5小时保温就可使反应充分。
本发明的步骤（3）中使用的电极液可以采用质量浓度为2-5%的硫酸水溶液。
本发明的步骤（2）中得到的中间品为两个丙酮和一个丙烯腈聚合成的环状结构与硫酸络合形成的噁嗪硫酸盐M▪H2SO4，将其溶入水中得到中间品水溶液，然后将中间品水溶液通入由双极膜和阴离子交换膜形成的具有两隔室的电渗析器的料液室，同时将水通入电渗析器的水室、将电极液通入电渗析器的极液室，启动电渗析器工作，其电渗析原理参见图1，在直流电场的作用下，双极膜可将水离解形成H+和OH-， OH-进入料液室，与中间品噁嗪硫酸盐M▪H2SO4作用，使得中间品噁嗪硫酸盐中的环状结构M开环重排，得到直链双丙酮丙烯酰胺结构，同时生成水和硫酸根离子；硫酸根离子SO4 2-透过阴离子交换膜进入水室，与进入水室的H+结合生成硫酸；双丙酮丙烯酰胺水溶液从料液室流出，从水室流出的为硫酸溶液。
本发明的技术效果在于，采用双极膜处理技术，即简化了处理工序，减少了副反应和副产物的生成，又成功避免了中和处理带来的升温快，收率低，废水废渣环境污染等问题，极大缩短了后处理时间，提高了生产效率，工艺更安全环保；并且可以回收硫酸循环使用，节约了资源。
附图说明
图1是电渗析原理示意图，图中M代表双丙酮丙烯酰胺；
图2是电渗析器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对发明的实质性内容对本发明进一步说明，这些实施方式仅是用来详细展现本发明的技术构思及其可实施性，并不是对本发明保护范围的限制，利用本发明技术构思做出的等效替换和变通仍然在本发明的保护范围之内。
本发明使用的电渗析器参照图2，包括设有电极板21的阳极端板22和阴极端板23以及夹持在阳极端板22和阴极端板23之间的两片双极膜24、一片阴离子交换膜25和四块隔板26；一片双极膜靠近阳极端板设置、另一片双极膜靠近阴极端板设置，阴离子交换膜25位于两片双极膜24之间，四块隔板26分别设在双极膜与阳极端板之间、双极膜与阴极端板之间、阴离子交换膜与双极膜之间；双极膜与阳极端板22之间及双极膜与阴极端板23之间均形成极液室27，双极膜与靠近阴极端板23设置的双极膜之间形成料液室28，双极膜与靠近阳极端板22设置的双极膜之间形成水室29；极液室、水室和料液室均设有进液口和出液口。
下面以上述结构的电渗析器来进一步说明本发明所述方法的具体实现过程。
实施例1
参照附图2，双丙酮丙烯酰胺水溶液的制备方法包括以下步骤：
（1）将丙酮、丙烯腈和浓度98%的硫酸按摩尔比为2﹕1﹕2.5的配比关系混合，搅拌和温度40℃下反应2小时，反应完毕得到反应完成液；
（2）按反应完成液与丙酮的体积比为1﹕5的配比关系，将丙酮加入反应完成液进行析晶，然后经离心分离得到中间品粗品，用水洗除中间品粗品上附着的丙酮后得到中间品固体；
（3）按中间品固体与水的质量比为1﹕20的配比关系，将中间品固体溶入水中得到中间品水溶液，然后将中间品水溶液通入电渗析器的料液室28，同时将水通入电渗析器的水室29、将电极液通入电渗析器的极液室27，启动电渗析器工作，从料液室28流出的为双丙酮丙烯酰胺水溶液，从水室流出的为硫酸溶液。
实施例2
参照附图2，双丙酮丙烯酰胺水溶液的制备方法包括以下步骤：
（1）将丙酮、丙烯腈和浓度98%的硫酸按摩尔比为2﹕1﹕2.2的配比关系混合，搅拌和温度40℃下反应2小时，反应完毕得到反应完成液；
（2）按反应完成液与丙酮的体积比为1﹕4的配比关系，将丙酮加入反应完成液进行析晶，然后经离心分离得到中间品粗品，用水洗除中间品粗品上附着的丙酮后得到中间品固体；
（3）按中间品固体与水的质量比为1﹕15的配比关系，将中间品固体溶入水中得到中间品水溶液，然后将中间品水溶液通入电渗析器的料液室28，同时将水通入电渗析器的水室29、将电极液通入电渗析器的极液室27，启动电渗析器工作，从料液室28流出的为双丙酮丙烯酰胺水溶液，从水室流出的为硫酸溶液。
实施例3
参照附图2，双丙酮丙烯酰胺水溶液的制备方法包括以下步骤：
（1）将丙酮、丙烯腈和浓度98%的硫酸按摩尔比为2.1﹕1﹕1.8的配比关系混合，搅拌和温度40℃下反应2小时，反应完毕得到反应完成液；
（2）按反应完成液与丙酮的体积比为1﹕3的配比关系，将丙酮加入反应完成液进行析晶，然后经离心分离得到中间品粗品，用水洗除中间品粗品上附着的丙酮后得到中间品固体；
（3）按中间品固体与水的质量比为1﹕10的配比关系，将中间品固体溶入水中得到中间品水溶液，然后将中间品水溶液通入电渗析器的料液室28，同时将水通入电渗析器的水室29、将电极液通入电渗析器的极液室27，启动电渗析器工作，从料液室28流出的为双丙酮丙烯酰胺水溶液，从水室流出的为硫酸溶液。
实施例4
参照附图2，双丙酮丙烯酰胺水溶液的制备方法包括以下步骤：
（1）将丙酮、丙烯腈和浓度98%的硫酸按摩尔比为2.1﹕1﹕1.5的配比关系混合，搅拌和温度40℃下反应2小时，反应完毕得到反应完成液；
（2）按反应完成液与丙酮的体积比为1﹕2的配比关系，将丙酮加入反应完成液进行析晶，然后经离心分离得到中间品粗品，用水洗除中间品粗品上附着的丙酮后得到中间品固体；
（3）按中间品固体与水的质量比为1﹕5的配比关系，将中间品固体溶入水中得到中间品水溶液，然后将中间品水溶液通入电渗析器的料液室28，同时将水通入电渗析器的水室29、将电极液通入电渗析器的极液室27，启动电渗析器工作，从料液室28流出的为双丙酮丙烯酰胺水溶液，从水室流出的为硫酸溶液。
Claims (6)
1.一种双丙酮丙烯酰胺水溶液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将丙酮、丙烯腈混合和硫酸混合，让丙酮和丙烯腈反应，反应完毕得到反应完成液；
（2）将有机溶剂加入反应完成液进行析晶，然后经固液分离得到中间品粗品，水洗去除中间品粗品上有机溶剂后得到中间品固体；
（3）将中间品固体溶入水中得到中间品水溶液，然后将中间品水溶液通入由双极膜和阴离子交换膜形成的具有两隔室的电渗析器的料液室，同时将水通入电渗析器的水室、将电极液通入电渗析器的极液室，启动电渗析器工作，从料液室流出的为双丙酮丙烯酰胺水溶液，从水室流出的为硫酸溶液。
2.如权利要求1所述的双丙酮丙烯酰胺水溶液的制备方法，其特征在于所述有机溶剂选自丙酮、乙酸乙酯、乙酸甲酯和乙酸丁酯中的一种或二种以上。
3.权利要求1所述的双丙酮丙烯酰胺水溶液的制备方法，其特征在于所述有机溶剂与反应完成液的体积比为2-5: 1。
4.权利要求1所述的双丙酮丙烯酰胺水溶液的制备方法，其特征在于所述中间品固体以其与水的质量比为 1:5-20 的配比关系配制成中间品水溶液。
5.权利要求1所述的双丙酮丙烯酰胺水溶液的制备方法，其特征在于所述硫酸溶液经浓缩或与浓硫酸搭配后循环使用。
6.权利要求1所述的双丙酮丙烯酰胺水溶液的制备方法，其特征在于所述电渗析器包括设有电极板的阳极端板和阴极端板以及夹持在阳极端板和阴极端板之间的两片双极膜、一片阴离子交换膜和四块隔板；一片双极膜靠近阳极端板设置、另一片双极膜靠近阴极端板设置，阴离子交换膜位于两片双极膜之间，四块隔板分别设在双极膜与阳极端板之间、双极膜与阴极端板之间、阴离子交换膜与双极膜之间；双极膜与阳极端板之间及双极膜与阴极端板之间均形成极液室，阴离子交换膜与靠近阴极端板设置的双极膜之间形成料液室，阴离子交换膜与靠近阳极端板设置的双极膜之间形成水室；料液室、水室和极液室均设有进液口和出液口。
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