双丙酮丙烯酰胺的合成研究

论文摘要

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,极易与其他乙烯基单体发生共聚、交联、接枝等反应,因而被广泛地应用于涂料、胶粘剂、感光树脂助剂、医疗卫生等诸多领域。目前,国外只有美国、日本等极少数发达国家对DAAM实现了工业化生产,年生产量在1万吨左右,国内仅有小试的研究报道,其产品需求主要依靠进口。因此,DAAM合成工艺路线的优化对于实现其国内的工业化生产具有极高的经济价值与社会价值。本文对多种合成路线与提纯方式研究对比,确定以成本低廉的丙酮和丙烯腈为原料,浓硫酸为催化剂,首先合成产物中间体,通过结晶过程提取中间体,再对中间体中和开环,得到产物DAAM的工艺路线。由于合成反应中易发生聚合反应,通过对阻聚剂的选择,确定了适宜阻聚剂为对苯二酚。对于中间体提取工艺,依据晶体生长理论,确定了影响结晶的主要参数为:结晶溶液的浓度、搅拌情况、结晶温度、结晶时间。实验结果表明,合成中间体的适宜条件为:原料摩尔比n(丙酮):n(丙烯腈)为2.4,加料温度30～40℃,反应温度50℃,反应时间4h;结晶提取中间体的适宜条件为:采用丙酮为结晶稀释剂,结晶稀释剂用量为250mL(相对丙烯腈0.5mol),搅拌时间40min,结晶温度0℃,结晶时间4h;中间体中和反应的适宜条件为:采用甲苯为溶剂,甲苯用量为1.3mL(相对每克中间体),氨水为中和剂,中和后甲苯有机层pH≈7.5。在适宜的合成工艺条件下,制得中间体相对丙烯腈的收率为58.8%,进而得到产物DAAM相对丙烯腈的收率为49.6%。采用红外光谱对产物中间体以及产物进行结构表征,采用气相色谱以及熔点测定对产物纯度进行表征分析,测得产物DAAM纯度为99.76%,熔点为56.1～56.7℃。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 双丙酮丙烯酰胺简介
• 1.2 双丙酮丙烯酰胺国内外研究进展
• 1.2.1 国外研究进展
• 1.2.2 国内研究进展
• 1.3 双丙酮丙烯酰胺应用领域
• 1.4 双丙酮丙烯酰胺工业生产现状
• 1.5 双丙酮丙烯酰胺的制备方法
• 1.5.1 合成方法
• 1.5.2 催化剂种类
• 1.5.3 粗产物提纯方式
• 1.6 本课题研究目的意义
• 1.7 本课题研究内容
• 1.7.1 合成方法与工艺路线的选择
• 1.7.2 合成机理研究
• 1.7.3 实验方案
• 1.7.4 表征分析方法
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验仪器
• 2.2 实验原料与试剂
• 2.3 合成机理
• 2.4 实验装置
• 2.5 合成工艺流程
• 2.6 双丙酮丙烯酰胺的合成
• 2.6.1 合成中间体
• 2.6.2 提取中间体
• 2.6.3 中和中间体
• 2.7 表征方式
• 2.7.1 产物DAAM鉴定
• 2.7.2 产物DAAM纯度分析
• 2.8 实验注意事项
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 合成工艺路线的确定
• 3.1.1 原料选择
• 3.1.2 阻聚剂选择
• 3.1.3 提纯方式选择
• 3.2 中间体合成适宜条件的确定
• 3.2.1 原料摩尔比n（丙酮）:n（丙烯腈）对中间体收率的影响
• 3.2.2 加料温度对中间体收率的影响
• 3.2.3 反应温度对中间体收率的影响
• 3.2.4 反应时间对中间体收率的影响
• 3.3 中间体提取适宜条件的确定
• 3.3.1 确定中间体提取条件
• 3.3.2 结晶稀释剂的选择
• 3.3.3 结晶稀释剂用量对中间体收率影响
• 3.3.4 搅拌时间对中间体收率的影响
• 3.3.5 结晶温度对中间体收率的影响
• 3.3.6 结晶时间对中间体收率的影响
• 3.4 中和反应适宜条件的确定
• 3.4.1 溶剂的选择
• 3.4.2 溶剂用量对产物收率的影响
• 3.4.3 中和剂的选择
• 3.5 产物表征与分析
• 3.5.1 红外谱图分析
• 3.5.2 气相色谱分析
• 3.5.3 熔点测定
• 3.6 产物DAAM的物性
• 第四章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢