丙烯酰胺衍生物的合成與應(yīng)用

馮巍

（天津天驕化工有限公司，天津300400）

·開(kāi)發(fā)與應(yīng)用·

丙烯酰胺衍生物的合成與應(yīng)用

馮巍

（天津天驕化工有限公司，天津300400）

隨著石油工業(yè)的發(fā)展又出現(xiàn)了眾多含乙烯基的產(chǎn)品可被用來(lái)做共聚的單體如丙烯酸及酯類，苯乙烯，乙酸乙烯等其共聚物被廣泛應(yīng)用于涂料，紡織物的涂飾及整理，各種粘合劑的制造。為了改進(jìn)其應(yīng)用效果和使用性能，經(jīng)添加各種單體復(fù)配共聚完成。本文介紹以丙烯酰胺為初始原料來(lái)制備的衍生物。N-羥甲基丙烯酰胺，N-丁氧甲基丙烯酰胺，甲基雙丙烯酰胺，羥甲基丙烯酰胺乙二醇二醚等用作自交聯(lián)劑的合成與應(yīng)用。

丙烯酰胺；單體復(fù)配共聚；自交聯(lián)劑

1 合成部分

1.1 N-羥甲基丙烯酰胺的合成

主要原料：丙烯酰胺，多聚甲醛，乙酸乙酯，阻聚劑和催化劑。

反應(yīng)條件：向反應(yīng)器內(nèi)依次投入乙酸乙酯，丙烯酰胺，多聚甲醛，阻聚劑。開(kāi)動(dòng)攪拌并使物料升溫，當(dāng)物料溫度達(dá)50℃時(shí)保溫后加入催化劑，物料中的多聚甲醛顆粒逐漸消失，液體變得透明，反應(yīng)物料溫度自然降至42℃左右后隨之溫度復(fù)生至50℃，計(jì)時(shí)45min期間物料逐漸不透明伴隨大量結(jié)晶出現(xiàn)，表明反應(yīng)完全。隨之放出物料與槽內(nèi)冷卻靜置待自然析出結(jié)晶體24h后(視室溫而定)過(guò)濾得到白色顆粒結(jié)晶為N-羥甲基丙烯酰胺母液回收投入下次反應(yīng)器內(nèi)作為溶劑可以連續(xù)使用6～7次。制得的N-羥甲基丙烯酰胺收率≥97%，分析結(jié)果熔點(diǎn)78℃。溶水率100%，游離醛≤5‰。

1.2 N-丁氧甲基丙烯酰胺的合成

主要原料：N-羥甲基丙烯酰胺（N-MA），丁醇，甲苯，阻聚劑和催化劑?；瘜W(xué)反應(yīng)式：

反應(yīng)條件：在裝有廻流冷凝器和油水分離裝置的反應(yīng)器中投入甲苯開(kāi)起攪拌，依次投入N-MA,丁醇，阻聚劑和催化劑后向反應(yīng)器加熱，當(dāng)物料升到108℃時(shí)冷凝器內(nèi)出現(xiàn)廻流，伴有冷凝液體落入油水分離裝置內(nèi)，冷卻液體出現(xiàn)分層;上層為溶劑甲苯，下層為反應(yīng)生成的水。隨著反應(yīng)不斷進(jìn)行分離器內(nèi)的甲苯自溢回流到反應(yīng)器內(nèi)，收集并計(jì)量反應(yīng)生成水的份數(shù)達(dá)到理論量即可確認(rèn)反應(yīng)終了，此時(shí)反應(yīng)器內(nèi)的物料可達(dá)116℃左右。開(kāi)始向反應(yīng)器冷卻降溫，當(dāng)物料降到70～80℃左右放出物料置于減壓蒸餾裝置內(nèi)進(jìn)行減壓蒸餾，去除甲苯得到的產(chǎn)物即為丁氧甲基丙烯酰胺。其性狀為不溶于水的微黃色油狀液體。

1.3 NN-甲撐雙丙烯酰胺的合成。

主要原料：丙烯酰胺，37%的液體甲醛，阻聚劑和催化劑?；瘜W(xué)反應(yīng)式：

制備方法從略。

1.4 N-羥甲基丙烯酰胺乙二醇二醚的合成

主要原料：N-MA乙二醇，甲苯，阻聚劑和催化劑?；瘜W(xué)反應(yīng)式：

制備方法從略。

2 結(jié)果與討論

由丙烯酰胺為初始原料與甲醛，醇類等反應(yīng)可以合成出多種具有乙烯鍵和多種官能團(tuán)的單體。N-MA及其醚類可用于熱固性樹(shù)酯的組分之一，而又可承擔(dān)交聯(lián)劑的作用稱作自交聯(lián)劑，N-MA通常是應(yīng)用乙烯系乳膠制備的活性單體其共聚物管廣泛應(yīng)用于纖維素制品的涂層印花粘結(jié)劑非織布制造粘合劑皮革制品涂飾劑，另外它們還具備在紫外光照下聚合交聯(lián)（印刷固體版的制造和絲網(wǎng)印刷制版的光敏膠）。由于N-MA的活性羥甲基對(duì)自由聚合反應(yīng)不敏感，因此再共聚乳液合成時(shí)不影響單體共聚反應(yīng)而通常只在熱固條件下極易進(jìn)行自縮合反應(yīng)，使聚合乳液體交聯(lián)成膜并且兩個(gè)羥甲基縮合后其熱穩(wěn)定性良好耐磨牢度，耐水性，抗折性大大提高。N-MA一般使用量在3%～8%重量份為佳如果使用量高于10%會(huì)使乳液過(guò)早膠化降低儲(chǔ)存期和導(dǎo)致交聯(lián)成膜的耐水性降低。N-MA的交聯(lián)模式(見(jiàn)圖1)。

圖1

另丁氧甲基丙烯酰胺是由N-MA與醇發(fā)應(yīng)經(jīng)脫水醚化而成結(jié)構(gòu)中它醚化后的羥甲基活性小因而不會(huì)發(fā)生過(guò)早交聯(lián)其共聚乳液穩(wěn)定性良好。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 涂料印花粘合劑的制備（N-MA的應(yīng)用）

丙烯酸丁酯 70

甲基丙烯酸甲酯 13

丙烯 13

N-MA 4

陰離子表面活性劑 1.2

非離子表面活性劑 4.5

聚合引發(fā)劑 0.22

條件：乳液聚合

3.2 特種非織布粘合劑的制備（N-丁氧甲基丙烯酰胺的應(yīng)用）

丙烯酸2-乙基己酯 65

甲基丙烯酸甲酯 5

丙烯 24

丁氧甲基丙烯酰胺 6

聚乙烯醇 2

陰離子表面活性劑 1

非離子表面活性劑 5

聚合引發(fā)劑 0.2

條件：乳液聚合

3.3 絲網(wǎng)制版感光樹(shù)脂制備（羥甲基丙烯酰胺乙二醇二醚的應(yīng)用）

三元尼龍 100

羥甲基丙烯酰胺乙二醇二醚 40

二苯甲酮 3

安息香乙醚 0.2

米氏酮 0.3

乙二醇 2

活性紅 1

無(wú)水乙醇 500

條件：將上述固體原料于65～70℃之間全溶于無(wú)水乙醇中即可刮涂絲網(wǎng)版上，經(jīng)干燥后與底片共置于黑光燈下曝光2～3min即可。用熱乙醇沖洗版面未曝光處則圖案顯示出來(lái)。

3 結(jié)語(yǔ)展望

以丙烯酰胺為原始物料與其他多種原料制備出多種化合物，并根據(jù)其自身特性應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，有待進(jìn)一步研發(fā)。

10.3969/j.issn.1008-1267.2015.04.009

TQ225.26+1

A

1008-1267（2015）04-0027-02

2015-03-31