一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸技术领域，尤其涉及一种2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸的制备方法。
【背景技术】
[0002] 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)是一种应用广泛的多功能聚合单体，其外 观为白色晶体或粉末，具有强吸湿性，略带酸味，易溶于水、二甲基酰胺，微溶于甲醇、乙醇， 难溶于丙酮、苯等有机溶剂，水溶液呈酸性。AMPS分子中含有强阴离子性和亲水性官能团 磺酸基，使其具有良好的耐盐性、耐高温性、导电性、染色亲和性；同时分子中活泼的碳碳双 键使其可以与许多烃类单体进行共聚。AMPS的均聚物和共聚物可广泛应用于石油工业、化 纤、印染、涂料、表面活性剂、抗静电、水处理、陶瓷、照相、洗涤助剂、离子交换树脂等领域。
[0003] AMPS最早是由美国Lubrizol石油公司在20世纪70年代初以两步法实现工业生 产的，70年代末期日本化学公司改进了 Lubrizol石油公司的两步法工艺，用一步法实现了 工业化生产。目前，比较主流的AMPS的合成方法是以丙烯腈、发烟硫酸和异丁烯为原料，在 较为温和的条件下反应制备AMPS，生产工艺有一步法和两步法。一步法是将发烟硫酸加入 到丙烯腈和异丁烯的混合物中，直接反应得到AMPS ;两步法是先将含有丙烯基的烯烃磺化 形成中间体，然后在水及硫酸的存在下与丙烯腈反应得到AMPS。目前普遍采用的方法是将 发烟硫酸加入到过量的丙烯腈中，然后通入异丁烯反应一定时间得到AMPS。
[0004] 丙烯腈和异丁烯为不饱和单体分子，在酸性条件下合成AMPS的过程中会发生副 反应，产生叔丁基丙烯酰胺或甲基烯丙基磺酸，对聚合产生不利的影响，使产品的纯度及色 度较差。现有技术通常在反应的过程中加入酰胺类化合物，如丙烯酰胺、N，N-二甲基甲酰 胺来减少副反应的发生，这种方法能够在一定程度上提高产品的收率，降低产品的色度，但 同时也会降低产品的纯度，使产品洗涤精制困难。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制备方 法，本发明提供的方法制备得到的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸纯度较高、色度较好。
[0006] 本发明提供了一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制备方法，包括：
[0007] 在含硫有机酸的作用下，将丙烯腈、异丁烯和发烟硫酸进行反应，得到2-丙烯酰 胺基-2-甲基丙磺酸。
[0008] 优选的，所述含硫有机酸包括磺酸和硫羟酸中的一种。
[0009] 优选的，所述含硫有机酸包括甲磺酸、苯磺酸、亚磺酸或乙硫羟酸。
[0010] 优选的，所述发烟硫酸中三氧化硫的质量浓度为15%~25%。
[0011] 优选的，所述丙烯腈、异丁烯和发烟硫酸的摩尔比为（2~9) :(0.9~1.2) :1。
[0012] 优选的，所述含硫有机酸的用量为丙烯腈质量的1%~3. 5%。
[0013] 优选的，所述反应的温度为20 °C~55 °C。
[0014] 优选的，所述反应的时间为1小时~3小时。
[0015] 优选的，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制备方法具体为：
[0016] 向丙烯腈中加入发烟硫酸和含硫有机酸酸后再通入异丁烯进行反应，得到2-丙 烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；
[0017] 所述向丙烯腈中加入发烟硫酸和含硫有机酸的温度为_20°C~20°C。
[0018] 优选的，所述反应完成后还包括：
[0019] 将得到的反应产物过滤后干燥，得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品；
[0020] 将所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品进行重结晶，得到2-丙烯酰胺基-2-甲 基丙磺酸。
[0021] 本发明提供的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制备方法，在反应的过程中使用含 硫有机酸，含硫有机酸能够与发烟硫酸形成混酐，混酐分离出的H03S+具有亲电活性，与异 丁烯反应，形成带有磺酸基的碳正离子，在硫酸的作用下同丙烯腈发生作用，形成2-丙烯 酰胺基-2-甲基丙磺酸；本发明提供的方法制备得到的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的纯 度和色度较好。实验结果表明，本发明提供的方法制备得到的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺 酸成品的纯度> 99%，色度为15~18。
【具体实施方式】
[0022] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0023] 本发明提供了一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制备方法，包括：
[0024] 在含硫有机酸的作用下，将丙烯腈、异丁烯和发烟硫酸进行反应，得到2-丙烯酰 胺基-2-甲基丙磺酸。
[0025] 本发明在含硫有机酸的作用下，将丙烯腈、异丁烯和发烟硫酸进行反应，得到 2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。在本发明的实施例中，所述含硫有机酸包括磺酸和硫羟酸 中的一种，优选为甲磺酸、苯磺酸、亚磺酸或乙硫羟酸。
[0026] 在本发明的实施例中，所述发烟硫酸中三氧化硫的质量浓度为15%~25%，优选 为18%~22%，更优选为20%。
[0027] 在本发明的实施例中，所述丙烯腈、异丁烯和发烟硫酸的摩尔比为（2~9): (0· 9 ~L 2) :1，优选为（3 ~7) :(1 ~L 1) :1，更优选为（4 ~6) :(L 04 ~L 06) :1。
[0028] 在本发明的实施例中，所述含硫有机酸的用量为丙烯腈质量的1 %~3. 5% ;优选 的，所含硫有机酸的用量为丙烯腈质量的1. 5%~3%;更优选的，所述含硫有机酸的用量为 丙烯腈质量的2%~2. 5%。
[0029] 在本发明的实施例中，所述反应的温度为20°C~55°C，优选为30°C~45°C，更优 选45°C。在本发明的实施例中，所述反应的时间为1小时~3小时，优选为1. 5小时~2. 5 小时，更优选为2小时。
[0030] 在本发明的实施例中，可以向丙烯腈中加入发烟硫酸和含硫有机酸后再通入异丁 烯进行反应，得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。在本发明的实施例中，向丙烯腈中加入发 烟硫酸和含硫有机酸的温度为-20°C~20°C，优选为-10°C~10°C，更优选为-5°C~5°C。
[0031] 在本发明的实施例中，所述反应完成后，还包括：
[0032] 将得到的反应产物过滤后干燥，得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品；
[0033] 将所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品进行重结晶，得到2-丙烯酰胺基-2-甲 基丙磺酸。
[0034] 在本发明的实施例中，可以将所述反应产物在常压下过滤。在本发明的实施例 中，可以将过滤后的产物在真空中干燥。在本发明的实施例中，所述真空干燥的真空度为 15KPa~25KPa，优选为18KPa~22KPa，更优选为20KPa。在本发明的实施例中，将所述过 滤后的产物干燥的温度为40°C~60°C，优选为45°C~55°C，更优选为50°C。在本发明的实 施例中，将所述过滤后的产物干燥的时间为2小时~4小时，优选为2. 5小时~3. 5小时， 更优选为3小时。
[0035] 在本发明的实施例中，得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品后，将所述2-丙烯 酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品进行重结晶，得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。在本发明的 实施例中，可以将所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品溶于醋酸溶液后进行重结晶，得 到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。在本发明的实施例中，所述醋酸溶液的质量浓度为5 %~ 15%，优选为8%~12%，更优选为10%。在本发明的实施例中，所述重结晶的时间为0.5 小时~1. 5小时，优选为0. 8小时~1. 2小时，更优选为1小时。
[0036] 在本发明的实施例中，可以将重结晶后的产物干燥，得到2-丙烯酰胺基-2-甲基 丙磺酸。在本发明的实施例中，可以将重结晶后的产物进行真空干燥，得到2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸。在本发明的实施例中，将所述重结晶后的产物干燥的时间为2小时~ 4小时，优选为2. 5小时~3. 5小时，更优选为3小时。
[0037] 采用液相色谱分析法测试本发明提供的方法制备得到的2-丙烯酰胺基-2-甲基 丙磺