净水处理剂-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸

1理化性能

2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸又称t-丁基丙烯酰胺磺酸、丙烯酰胺-t-丁基磺酸，简称AMPS。分子式C7H1304NS。分子量207.24,为白色结晶体粉末。

AMPS有酸臭味。熔点-20.7°C,沸点185°C(降解点），pH值为2.6,0.1%水溶液具有吸湿性和水溶性，在25°C的水中溶解度为150g/100g。溶于DMF,微溶于甲醇、乙醇，不溶于丙酮、甲苯等溶剂。

AMPS是一种强酸，水溶液的pH值与其浓度有关，干燥的单体在常温下稳定，但水溶液极易聚合，AMPS的钠盐水溶液较稳定。

2工艺技术

AMPS的生产工艺分为一步法和二步法，一步法是将原料丙烯腈、异丁烯、发烟硫酸在适当温度下一起反应，然后分离出产物AMPS;二步法是在反应溶剂存在下先将异丁烯于低温下用发烟硫酸或三氧化硫磺化，得到磺化中间体，然后在硫酸存在下与AN(丙烯腈）反应，之后分离出产物AMPS。

方法1以丙烯腈、异丁烯、浓硫酸和叔丁醇等为原料，在特制的复合催化剂存在下制备AMPS。

该工艺的过程是：将浓硫酸加入反应釜中，在适宜温度下加入过量的丙烯腈，搅拌均匀后加入反应量的叔丁醇，保温揽拌一定时间后通入异丁烯，异丁烯通完后于一定温度下反应0.5~3.0h后静止、结晶、过滤、洗涤、烘干，即得AMPS产品（色谱纯度99.5%)。

可以将定量的AM、AMPS、第三单体和适量水加入反应器内，合成条件为：AMPS/(AM+第三单体）=2/8(摩尔比），第三单体为单体总量的0.7%(摩尔比），单体浓度20%,引发剂用量0.055%,于搅拌下溶解后再用NaOH溶液调节体系pH值至所需范围，在氮气保护下升温至35~50°C;加入引发剂，于恒温条件下反应10h,即得凝胶状有弹性的产物，该产物命名为合成聚合物。

方法2在装有机械搅拌器、回流冷凝管的四口烧瓶中，按一定配比加入AA、次亚磷酸钠、少量助剂和蒸馏水，在一定温度和搅拌条件下，分別同时滴加过硫酸钠水溶液和AMPS水溶液进行共聚反应。滴加时间控制在2h左右，单体和引发剂滴加完毕后，继续保温反应一段时间。停止加热，搅拌，冷却出料，得浅黄色黏稠液体。

方法3在装有搅拌器、温度计、冷凝管和滴液漏斗的三口反应瓶中，加入NaH2P02和水，搅拌溶解，升温至一定温度后滴加引发剂水溶液和单体AA、AMPS、HPA或EA的混合物水溶液，滴加时间为1.5~2.h,继续揽拌反应1.0~2.0h,冷却至40°C左右，即可得到固体含量高于30%(质量分数）的淡黄色黏稠状的透明共聚物产品。

方法4用丙烯酸（M)、AMPS、次磷酸钠及过硫酸钠为原料，合成含膦基、羧基和磺酸基的多功能水处理剂。控制反应温度为110°C、反应时间为4h、单体质量比AA:AMPS为3:1,该聚合物对阻垢钙盐及锌盐沉积的综合性能最佳。

方法5在装有机械搅拌器、恒压漏斗、冷凝器、温度计的四口瓶中，按一定比例加入部分顺酐、丙烯酸与甲基丙烯酸及丙烯酸、AMPS等部分单体、调聚剂、还原剂和蒸馏水，加热到一定温度后，分别同时滴加剩余单体和引发剂。滴加完毕后继续保温一段时间，停止加热，冷却后出料，得到淡黄色透明黏裯液体。

方法6共聚物

在装有电动搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中、加入一定量的马来酸酐、次磷酸钠和蒸馏水，在揽拌条件下，当温度升高到80°C时，开始滴加过硫酸钾和按一定比例混和的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的水溶液，进行共聚合成反应，反应温度控制在80°C,滴加时间在1h左右，单体、引发剂滴加完毕后，继续保温反应2h,停止加热、揽拌、冷却出料，得到一种淡黄色的黏稠液体。

方法7将计量的AMPS、M溶于适量的水中，在冷却条件下，用NaOH水溶液中和至一定程度，然后加入AM、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，通入氮气15min后加入引发剂，在45~55°C下搅拌反应3h。反应完毕后经降温、造粒、干燥、粉碎后得小颗粒状白色聚合物产品。

固体AMPS:AM:AA摩尔比为0.45:0.35:0.2,应严格控制反应条件，在交联剂用量低于单体量的0.06%时，产物的吸液率随交联剂量的增加而増加，当交联剂量大于0.06%时产物的吸液率显著下降。交联剂用量不足时，产物交联度小，可溶部分增多；交联剂过量时，产物交联点增多，网络空间变小，吸液率下降。

方法8共调聚物

先向带搅拌器、滴液漏斗、冷凝管的四口反应瓶中加入50mL水,加热回流，分別同时滴加：①过硫酸钠水溶液；②AA+AMPS+NaH2PO4的混合溶液。控制一定的反应温度，滴加完毕后再反应一定时间，然后冷却至室温，得到淡黄色透明液体。取一部分该液体，用旋转蒸发器蒸掉剩余的反应物和溶剂，然后将其溶于水中，用分液漏斗分液，弃去上层有机层，反复几次，直到接近无色，用旋转蒸发器蒸掉其中的水分，再真空干燥后进行红外光谱及核磁共振谱测定，确定其结构。

将计量的AMPS单体溶于适量的水中，冷却后用适当浓度的氢氧化钠溶液中和，并调整体系的pH值达到要求；在搅拌下加入丙烯酰胺和第三单体等，待其溶解后升到所需温度；向上述体系中加入引发剂（均溶于适量水中），搅拌均匀后，于恒定温度反应5〜10h得凝胶状产物；将所得产物剪切成颗粒状，于100~120°C下洪干，粉碎即得AMPS聚合物产品。

将定量的AM、AMPS、第三单体和适量的水加入反应瓶内，搅拌使之溶解后，再用碱液调节pH值至所需的范围。在氮气保护下升温到40~45°C。加入引发剂，在恒温下反应10h后得凝胶状弹性聚合物产品。

可以用布氏黏度计测定聚合物溶液黏度。

含有AMPS的共聚物吸水材料具有较宽的应用范围，有较强的吸收含有高价金属离子的电解质水溶液的能力。将AMPS和丙烯腈的混合物与淀粉接枝产物在AIC3存在下用NaOH水解，经过HCI/甲醇混合溶液中和后得到快速吸水的高吸水材料。AMPS与丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基三甲基氯化铵与羟乙基纤维素接枝共聚可得到抗温性能好的吸水材料。

上述一步法较两步法投资少，成本低，工艺及设备简单，反应周期短，后处理过程简单，产品收率与纯度高。作为绿色工艺，为国外制备AMPS的主要方法。