CN108329217B - 一种一步生产60%二甲基二烯丙基氯化铵溶液的方法 - Google Patents

一种一步生产60%二甲基二烯丙基氯化铵溶液的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种一步生产60％二甲基二烯丙基氯化铵溶液的方法，该方法使用固体氢氧化钠为原料，将固体氢氧化钠和二甲胺溶液混合均匀，在15‑25℃下滴加氯丙烯，滴加完毕后，保持反应液温度在20‑30℃，直到反应混合液成为均相液体；然后，调节pH值在6‑6.5，分离除去反应生成的氯化钠，得到含量为58‑62％的二甲基二烯丙基氯化铵溶液。本发明反应温度低，所得产品纯度高、杂质含量少、单体活性高，产品无需蒸馏浓缩，节约能源。

Description

一种一步生产60%二甲基二烯丙基氯化铵溶液的方法
技术领域
本发明涉及一种一步生产60％二甲基二烯丙基氯化铵溶液的方法，属于化工技术领域。
背景技术
二甲基二烯丙基氯化铵(简称DMDAAC)是合成阳离子高分子聚合物的重要单体之一， DMDACC单体的均聚物与共聚物具有正电荷密度高、水溶性好、高效无毒、造价低廉等优点，被广泛应用于水处理、石油开采、日用化工等领域。纯的二甲基二烯丙基氯化铵产品为白色晶体，极易吸潮，所以工业品一般以60％的水溶液形式存在。目前，二甲基二烯丙基氯化胺的工业生产方法主要工艺有二步法和一步法。二步法生产是先利用二甲胺、氯丙烯和氢氧化钠生产叔胺，生产设备为反应釜，叔胺在一定温度下再与氯丙烯反应生成二甲基二烯丙基氯化胺；主要控制点为釜内pH值、反应温度以及油相水相分离，这种工艺收率低，副产物多，后处理不易。另一种一步法生产是向二甲胺溶液中同时滴加氯丙烯和氢氧化钠溶液，产物经减压蒸馏去除未反应的物料和小分子杂质，主要控制点为釜内pH值、反应温度，此工艺副反应多，产品质量不稳定，从而导致单体聚合反应诱导时间延长，产物的聚合度下降等问题发生。专利CN102126965A公开了一种阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵的合成方法,该方法一改以往的二甲胺和烯丙基氯1∶1(摩尔)的投料方式，而是在传统一步法的基础上，将第一阶段二甲胺与烯丙基氯1∶1(摩尔)投料方式分为两步，第一步二甲胺和烯丙基氯比为1∶0.5(摩尔)起先投料，第二步按烯丙基氯∶氢氧化钠为0.5∶1(摩尔)方式投料，反应一段时间后继续滴加1当量烯丙基氯，制得产物阳离子单体，经减压蒸馏除去易挥发杂质，抽滤除去氯化钠，加碱除去不易挥发杂质，得到二甲基二烯丙基氯化铵。
以上方法均采用同时滴加氯丙烯和氢氧化钠溶液的方法，反应完成后采用减压蒸馏的方式进行产品的浓缩、精制,工艺流程长、操作复杂、副产物较多、耗能高是其共同存在的技术难题。
发明内容
本发明旨在解决以上存在的问题，提供一种用于一步生产60％二甲基二烯丙基氯化铵溶液的方法，实现一步法生产高质量二甲基二烯丙基氯化铵产品。
术语说明：
60％二甲基二烯丙基氯化铵溶液：是指二甲基二烯丙基氯化铵含量在60％左右的溶液。一般为二甲基二烯丙基氯化铵含量在60±2％，质量百分含量，是工业生产中常用的试剂原料品种。
本发明的技术方案如下：
一种一步生产60％二甲基二烯丙基氯化铵溶液的方法，使用固体氢氧化钠为原料，包括步骤：
在反应釜中,将固体氢氧化钠和二甲胺溶液混合均匀，在15-25℃下滴加氯丙烯，滴加完毕后，保持反应液温度在20-30℃，直到反应混合液成为均相液体；然后，调节pH值在6-6.5，分离除去反应生成的氯化钠，得到二甲基二烯丙基氯化铵溶液，其中二甲基二烯丙基氯化铵质量含量为58-62％。
根据本发明优选的，氢氧化钠与氯丙烯的摩尔比为1：2.0-2.2。
根据本发明优选的，所述的固体氢氧化钠为片状氢氧化钠或粒状氢氧化钠。
根据本发明优选的，所述二甲胺为质量分数30-45％的二甲胺溶液。
根据本发明优选的，滴加氯丙烯的温度控制在15-21℃，滴加完毕后，保持反应液温度在23-27℃；或者，滴加氯丙烯的温度控制在21-25℃，滴加完毕后，保持反应液温度在26-30℃。
根据本发明优选的，用氢氧化钠或盐酸调节pH值。
根据本发明优选的，所述分离除去反应生成的氯化钠是采用离心或过滤方式。
本发明的优良效果：
本发明方法利用固体氢氧化钠替代现有技术中质量分数32％的氢氧化钠水溶液，省去了同时滴加氯丙烯和氢氧化钠水溶液带来的不便，省去了减压蒸馏浓缩的过程，得到的二甲基二烯丙基氯化铵产品直接达到60％含量。
采用了本发明工艺生产二甲基二烯丙基氯化铵，直接在反应釜中将固体氢氧化钠和二甲胺溶液混合均匀，可以大幅度简化操作工艺，通过控制氯丙烯的滴加速度保持较低的反应温度，因为反应温度低，抑制了氯丙烯与氢氧化钠反应生成烯丙醇与烯丙醛的发生，所以产品纯度比常规工艺高；产品无需蒸馏浓缩可节约大量能源。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述，但不限于此。实施例中的“％”均为质量百分比，特别说明的除外。
实施例1：
在四口瓶中投入1480g、40％二甲胺(13.16摩尔)溶液，加入535g颗粒状氢氧化钠(含量98.5％，13.17摩尔)，搅拌均匀至氢氧化钠完全溶解，然后滴加氯丙烯2100g(含量98.5％， 27.05摩尔)，控制温度在15-18℃，滴加完毕后，升温到20-25℃保温反应8小时，反应液成为均相液体，用质量分数31％的盐酸溶液调节反应液的pH值到6.5，用离心机将反应生成的氯化钠分离，得到二甲基二烯丙基氯化铵水溶液3371g，经检测二甲基二烯丙基氯化铵水溶液的含量为60.5％，产率为96％。
经测定得到产品二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中的杂质含量如表1：
表1：实施例1所得产品中的杂质含量
杂质 烯丙基醇 烯丙基醛 叔胺 叔胺盐酸盐
含量 0.01％ 0.01％ / 0.02％
实施例2：
在四口瓶中投入1480g 40％二甲胺(13.16摩尔)溶液，加入535g颗粒状氢氧化钠(含量98.5％，13.17摩尔)，搅拌均匀至氢氧化钠完全溶解，然后滴加氯丙烯2150g(含量：98.5％，27.68摩尔)，控制温度在18-21℃，滴加完毕后，升温到23-27℃保温反应6小时，反应液成为均相液体，用质量分数31％的盐酸溶液调节反应液的pH值到6.5，用离心机将反应生成的氯化钠分离，得到二甲基二烯丙基氯化铵水溶液3360g，经检测二甲基二烯丙基氯化铵水溶液的含量为60.8％。产率为96％。
经测定得到产品二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中的杂质含量如表2：
表2：实施例2所得产品中的杂质含量
杂质 烯丙基醇 烯丙基醛 叔胺 叔胺盐酸盐
含量 0.012％ 0.01％ 0.01％ 0.03％
实施例3：
在四口瓶中投入1480g 40％二甲胺(13.16摩尔)溶液，加入535g颗粒状氢氧化钠(含量98.5％，13.17摩尔)，搅拌均匀至氢氧化钠完全溶解，然后滴加氯丙烯2240g(含量：98.5％， 28.84摩尔)，控制温度在21-25℃，滴加完毕后，升温到26-30℃保温反应5.5小时，反应液成为均相液体，用质量分数31％的盐酸溶液调节反应液的pH值到6.5，用离心机将反应生成的氯化钠分离，得到二甲基二烯丙基氯化铵水溶液3381g，经检测二甲基二烯丙基氯化铵水溶液的含量为60.4％。产率为96％。
经测定得到产品二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中的杂质含量如表3：
表3：实施例3所得产品中的杂质含量
杂质 烯丙基醇 烯丙基醛 叔胺 叔胺盐酸盐
含量 0.02％ 0.01％ 0.01％ 0.03％
对比例：
在四口瓶中投入1000g 40％二甲胺(8.89摩尔)溶液，在18-25℃同时加入同时滴加1115 克32％氢氧化钠溶液和1520克98.5％的氯丙烯，滴加完毕后，升温到50±2℃回流反应3-5 小时，静置分相，用质量分数32％的氢氧化钠溶液调节水相的pH值到10-11，减压蒸馏至液相质量浓度至70％，用离心机将反应生成的氯化钠分离，得到二甲基二烯丙基氯化铵液体 2092克，经检测二甲基二烯丙基氯化铵水溶液的含量为64.5％，收率94％。
表4：对比例所得产品中的杂质含量
杂质 烯丙基醇 烯丙基醛 叔胺 叔胺盐酸盐
含量 0.15％ 0.13％ 0.38％ 0.09％
应用例：二甲基二烯丙基氯化铵单体聚合性能对比
单体1：本发明实施例1制备的60.5％的二甲基二烯丙基氯化铵溶液
单体2：对比例常规一步法生产的二甲基二烯丙基氯化铵溶液
将实施例1得到的60.5％的二甲基二烯丙基氯化铵溶液，采用过硫酸铵作为引发剂，在 50-70℃引发聚合，得到特性粘度为2.0dl/g的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液。
相同聚合条件下，用对比例常规一步法生产的二甲基二烯丙基氯化铵得到的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液特性粘度只有1.2dl/g。
由此可见，本发明得到的单体具有更高的活性，即具有更高的纯度，所以能够得到较高分子量的聚合物。

Claims (5)

1.一种一步生产60％二甲基二烯丙基氯化铵溶液的方法，使用固体氢氧化钠为原料，包括步骤：
在反应釜中,将固体氢氧化钠和二甲胺溶液混合均匀，所述二甲胺溶液为质量分数30-45％；在15-25℃下滴加氯丙烯，滴加完毕后，保持反应液温度在20-30℃，直到反应混合液成为均相液体；然后，调节pH值在6-6.5，分离除去反应生成的氯化钠，得到二甲基二烯丙基氯化铵溶液，其中二甲基二烯丙基氯化铵质量含量为58-62％。
2.如权利要求1所述的一步生产60％二甲基二烯丙基氯化铵溶液的方法，其特征在于，所述氢氧化钠与氯丙烯的摩尔比为1：2.0-2.2。
3.如权利要求1所述的一步生产60％二甲基二烯丙基氯化铵溶液的方法，其特征在于，所述的固体氢氧化钠为片状氢氧化钠或粒状氢氧化钠。
4.如权利要求1所述的一步生产60％二甲基二烯丙基氯化铵溶液的方法，其特征在于，滴加氯丙烯的温度控制在15-21℃，滴加完毕后，保持反应液温度在23-27℃；或者，滴加氯丙烯的温度控制在21-25℃，滴加完毕后，保持反应液温度在26-30℃。
5.如权利要求1所述的一步生产60％二甲基二烯丙基氯化铵溶液的方法，其特征在于，用氢氧化钠或盐酸调节pH值。
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