聚丙烯酰胺的羥甲基化反應(yīng)

      聚丙烯酰胺和甲醛反應(yīng)生成羥甲基化聚丙烯酰胺，該反應(yīng)叫羥甲基化反應(yīng)。聚丙烯酰胺與甲醛反應(yīng)，是通過聚丙烯酰胺氮原子上的氫，遷移到甲醛的氧原子上，在45碳一氮原子之間形成新鍵來完成羥甲基化反應(yīng)。20世紀(jì)50年代，利用羥甲基化反應(yīng)生產(chǎn)羥甲基丙烯酰胺主要采用有機(jī)溶劑作反應(yīng)介質(zhì)，即溶劑法。有機(jī)溶劑有：二氯甲烷、、二氯乙烯、三氯乙烯、甲苯等。催化劑為堿性物質(zhì)，如氫氧化鈉、甲醇鈉、膠體鈉等。20世紀(jì)70年代以后，逐漸用水代替有機(jī)溶劑，并用陰離子交換樹脂作催化劑。不管是有機(jī)溶劑還是水作反應(yīng)介質(zhì)，都稱為溶劑法。溶劑法存在一系列缺點(diǎn)，主要是收率低、能耗大、三廢多。20世紀(jì)80年代以來，前蘇聯(lián)研究以丙烯酰胺和三聚甲醛為原料，采用乙醇鈉為催化劑，在無溶劑條件下進(jìn)行固相反應(yīng)合成羥甲基丙烯酰胺。我國主要采用水溶液法制得羥甲基丙烯酰胺。近來，固相反應(yīng)法已在大連化工研究所開發(fā)成功。水溶液法的制備方法如下：在合適的反應(yīng)器中，將4份KOH加到20.3份37％的甲醛中。把得到的溶液加到177.5份平均相對分子質(zhì)量約為4x104的10％聚丙烯酰胺水溶液中。再加入200份無離子水。得到的混合物在30℃，pH＝11的條件下保持30min。然后冷卻，調(diào)pH值至8.0，將產(chǎn)物在雙筒干燥器中干燥（溫度為168℃，接觸時(shí)間為15s）。羥甲基聚丙烯酰胺在加酸或100℃下長時(shí)間干燥，會成為不溶性的物質(zhì)。過氧化物催化劑可使羥甲基化聚丙烯酰胺交聯(lián)，成為不溶性聚合物。例如，在pH值小于4的條件下，羥甲基化聚丙烯酰胺與另一個(gè)分子的酰胺基反應(yīng)而生成亞甲基交聯(lián)鍵，因此，在貯存中常要求羥甲基聚丙烯酰胺溶液的pH值保持在7～10的范圍內(nèi)，以防止成膠。在中性條件下，它的5％～10％溶液至少一周內(nèi)可保持穩(wěn)定。但經(jīng)更長時(shí)間的貯存后，其黏度緩慢地增加。