[发明专利]一种温敏型单体N-异丙基丙烯酰胺的单体制备方法

说明书

本发明提供了一种温敏型单体N‑异丙基丙烯酰胺的单体制备方法，在有机溶剂中加入三氯化磷和丙烯酸进行活化，再加入异丙胺进行反应，合成反应结束后，对获得的N‑异丙基丙烯酰胺溶液进行过滤、洗涤和蒸馏浓缩，蒸馏结束趁热加入萃取剂，再冷却结晶、过滤、干燥，最终获得N‑异丙基丙烯酰胺单体产品。本发明提供的制备方法设备要求低，产物杂质含量少，工艺简单、收率高、生产成本低。

技术领域

本发明涉及化工合成技术领域，具体涉及到对温度敏感的单体N-异丙基丙烯酰胺的合成方法。

背景技术

聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶(PNIPA)具有温敏性，当温度低于临界溶解温度(32℃)时，它能在水中保持良好的水化溶解状态；而当温度达到临界溶解温度(32℃)时，会呈收缩状态。因此，N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)在温敏薄膜、物料分离、感应件、仿生及医学等领域具有广泛的应用前景。特别是在物质的浓缩与分离方面，N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)具有很高的工业应用价值。因此，研究N-异丙基丙烯酰胺的合成极具工业潜力。

N-异丙基丙烯酰胺的合成方式有很多，如通过胺与不饱和酰氯反应、不饱和烯腈或烯胺的N烷基化反应、贝克曼重排反应等。在文件{陈文明，于振宁，阎立峰：N-异丙基丙烯酰胺与N-异丙基甲基丙烯酰胺的酸催化合成改进，[J].精细化工，1998，(6)}中提到了丙烯腈与异丙醇在浓硫酸存在环境下合成NIPA的方法，但该法对硫酸用量、加料顺序、反应阶段的温度、pH值都有要求，后续分离提取复杂，不宜于批量生产。另外，贝克曼重排合成方法是直接将胺类物质和丙烯酰氯反应得到NIPA，该反应发生过程剧烈，放热厉害，而且NIPA在合成时容易聚合，导致收率降低，生产过程中还会产生多种N-取代酰胺副产物，选择性差。而报道的异丙胺(IPA)与丙烯酰氯合成NIPA工艺较复杂，成本高。法国专利FR2498182和美国专利US4835312中介绍用丙烯酰胺和溴代丙烷反应合成NIPA的方法，产率只有65％，而且由于产品中混有的杂质，会导致单体在长期使用的过程中变色，从而影响了成品品质。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种能生产环境要求低，产物杂质含量少，工艺简单、收率高、生产成本低的温敏型单体N-异丙基丙烯酰胺的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案由下述步骤组成：

(1)在有机溶剂中加入三氯化磷，再加入丙烯酸进行活化，添加的三氯化磷和丙烯酸的摩尔质量比为1:3～1.2:3，活化温度0～10℃，活化时间20～40min；

(2)在上述混合溶液中加入阻聚剂，阻聚剂的加入量为丙烯酸加入量的0.3～0.6％，再添加异丙胺，添加的异丙胺与三氯化磷的摩尔质量比为5.5:1～6.5:1，反应温度-5～5℃，反应时间4～8h；

(3)合成反应结束，过滤得N-异丙基丙烯酰胺溶液；

(4)在获得的溶液中再次加入阻聚剂，阻聚剂加入量为过滤得N-异丙基丙烯酰胺溶液质量的0.1～0.3％，进行旋转蒸发除去溶剂，加热温度60～85℃，得到N-异丙基丙烯酰胺粗产物；

(5)趁热在N-异丙基丙烯酰胺粗产物粘稠液体中加入萃取剂，每100mL粗产物粘稠液体中加入150～350mL萃取剂，冷却后获得白色结晶物，即N-异丙基丙烯酰胺单体；

(6)将白色结晶物进行真空干燥，最终获得N-异丙基丙烯酰胺单体产品。

优选地，在步骤(1)中，所述有机溶剂包括但并不限于沸点在38～85℃范围内的有机酸酯、卤代烷等。

优选地，有机酸酯为乙酸乙酯。

优选地，卤代烷为二氯甲烷。

优选地，卤代烷为1,2-二氯乙烷。

优选地，步骤(2)和步骤(4)中，阻聚剂为MEHQ。