[发明专利]一种甲基丙烯酰胺丙基‑N,N‑二甲基丙磺酸盐的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲基丙烯酰胺丙基-N, N-二甲基丙磺酸盐的合成方法。

背景技术

甲基丙烯酰胺丙基- N, N- 二甲基丙磺酸盐（DMAPPS）是一种甲基丙烯酰胺类衍生物单体，其分子式为：C₁₂H₂₄N₂O₄S，分子量为：292.395，分子结构式如下：

DMAPPS是一种白色粉末状固体，易溶于水，微溶于大部分有机溶剂。DMAPPS作为一种新型水溶性两性单体，因其化学和热稳定性好、水化能力强且含有不易受溶液pH值影响、对盐不敏感的等数目的季铵阳离子和磺酸盐阴离子而倍受关注。与仅含有一种电荷的水溶性阴离子型或阳离子型聚合物相比， DMAPPS的性能较为独特。在分子间和分子链内作用力性质方面，只含有一种电荷的聚电解质，静电作用力仅为静电斥力；而对于两性聚合物，静电作用既可为斥力，也可为引力，取决于分子链中正负电荷的相对数目。在溶液性质方面，大分子净电荷为零或分子链上正负电荷基团数目相等的两性聚合物，其盐水溶液的粘度不但不降低，反而增高，呈现出十分明显的“反聚电解质效应”(antipolyelectrolyte effect)。这种独特的性质赋予两性聚合物独特的功能。目前，鉴于油田钻井中地层温度高以及矿化度高的特点，要使钻井过程中达到井壁稳定，安全钻进的效果，聚合物必须具有很好的增粘能力和很强的耐温、抗盐及抗剪切能力。显然，DMAPPS两性聚合物可以满足这样的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种甲基丙烯酰胺丙基- N, N- 二甲基丙磺酸盐的合成方法。该方法具有无需使用溶剂、反应时间短、产品收率高、适于工业应用等优点。

一种甲基丙烯酰胺丙基- N, N- 二甲基丙磺酸盐（DMAPPS）的合成方法，所述合成方法包括如下内容：首先分别称取质量比为2:1～9:1的N-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺（DMAP）和1，3-丙磺酸内酯（PS），并向N-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺中加入1，3-丙磺酸内酯；然后在10℃～60℃的温度下反应0.5-4h；最后经过滤、抽提、干燥制得甲基丙烯酰胺丙基- N, N- 二甲基丙磺酸盐。

本发明方法中所述的N-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺（DMAP）和1，3-丙磺酸内酯（PS）的质量比为2.5:1～8:1。1，3-丙磺酸内酯可以滴加到N-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺中，也可以直接一次性加入到N-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺中，优选直接加入方式。采用直接一次性加入时N-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺（DMAP）和1，3-丙磺酸内酯（PS）质量比为5.2:1～7.8:1。采用滴加方式时N-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺（DMAP）和1，3-丙磺酸内酯（PS）质量比为2.5:1～5:1，滴加前可以将1，3-丙磺酸内酯加热熔化。

本发明方法中优选在20～55℃的温度下反应1-3h。

本发明方法中抽提溶剂选用甲醇或乙醇，优选乙醇，抽提时间为1～3h。干燥温度为30～50℃，干燥时间为10～20h。

与现有技术相比，本发明一种甲基丙烯酰胺丙基- N, N- 二甲基丙磺酸盐（DMAPPS）的合成方法具有如下优点：

（1）本发明方法将1，3-丙磺酸内酯加入到过量的N-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺中，过量的N-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺不仅可以作为原料参与反应，而且也能够起到溶剂的作用，避免了常规方法中使用有毒的丙酮为溶剂，是一种绿色的合成方法；

（2）本发明方法通过控制1，3-丙磺酸内酯和N-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺的质量比及投料方式，解决了1，3-丙磺酸内酯和N-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺按照常规方法直接进行反应时（一般为等摩尔比反应），不能得到单体DMAPPS的问题；

（3）本发明方法无需使用有毒的丙酮为溶剂，具有绿色环保、反应时间短、产品收率高、操作简单、适于工业应用等优点。

具体实施方式

下面结合实施例来具体说明本发明方法的作用和效果，但以下实施例不构成对本发明方案的限制。

实施例1