Способ получения водного раствора n,n-диметилдиаллиламмонийхлорида

Изобретение относится к улучшенному способу получения водного раствора N,N-диметилдиаллиламмонийхлорида (ДМДААХ), полимеризацией которого получают высокоэффективные полиэлектролиты, применяемые в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, бумажной и других отраслях промышленности. Способ заключается во взаимодействии диметиламина с хлористым аллилом при перемешивании при температуре 5-20°С в течение 3-4 часов при мольном соотношении диметиламина и хлористого аллила, равном 1,0:1,01-1,05, с последующей нейтрализацией 50%-ным водным раствором гидроокиси натрия при мольном соотношении, равном 1:1, отделением водно-щелочной фазы от органической, перегонкой органической фазы с получением диметилаллиламина 92-99%-ной концентрации с температурой кипения 55-65°С и смешиванием его с хлористым аллилом при температуре 40-50°С в течение 4-6 часов при мольном соотношении, равном 1:1, и добавлением умягченной воды при перемешивании при комнатной температуре. Предлагаемый способ позволяет повысить качество целевого продукта и исключить наличие хлористого натрия в водном растворе ДМДААХ.

 

Изобретение относится к области высокомолекулярной химии, а именно к способу получения водного раствора N,N-диметилдиаллиламмонийхлорида (ДМДААХ), полимеризацией которого получают высокоэффективные полиэлектролиты, применяемые в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, бумажной и других отраслях промышленности.

Известен способ получения водного раствора ДМДААХ взаимодействием хлористого аллила с водными растворами диметиламина и гидроокиси натрия при мольном соотношении исходных компонентов, равном (2,02-2,10):1:1. Реакционную массу предварительно диспергируют до размера частиц 10-100 мкм при температуре 20-35°С. Реакцию взаимодействия проводят при давлении 0,08-0,30 МПа и температуре 55-80°С (АС №1525146, 1989 г.).

Основным недостатком известного способа является присутствие в водном растворе ДМДААХ хлористого натрия, что в конечном итоге приводит к высокому содержанию хлористого натрия в водном растворе полидиметилдиаллиламмонийхлорида (5-10% мас.).

Наиболее близким способом по технической сущности и достигаемому результату является способ получения водного раствора ДМДААХ взаимодействием диметиламина с хлористым аллилом в присутствии гидроокиси натрия при нагревании, причем процесс ведут в присутствии бензилтриэтиламмонийхлорида и триэтаноламина, взятых в молярном соотношении 1:(1-1,15) в количестве 1-1,5% мас. по отношению к хлористому аллилу (АС №1279984, 1986 г.).

Недостатком известного способа является использование для очистки мономера от хлорида натрия двойной экстракции реакционной массы горячим бутиловым спиртом, что усложняет процесс, увеличивает его пожаровзрывоопасность. Кроме того, даже с помощью экстракции не достигается отсутствие хлористого натрия в конечном продукте.

Целью заявляемого изобретения является разработка способа, обеспечивающего удаление хлористого натрия из мономера ДМДААХ. Технический результат при использовании заявляемого способа выражается в повышении качества водного раствора ДМДААХ за счет полного удаления хлористого натрия из мономера и, как следствие, его отсутствие в растворе полимера.

Вышеуказанный технический результат достигается способом получения водного раствора N,N-диметилдиаллиламмонийхлорида взаимодействием диметиламина и хлористого аллила при перемешивании, нейтрализацией гидроокисью натрия и алкилированием хлористым аллилом, особенность которого заключается в том, что продукт взаимодействия диметиламина и хлористого аллила после нейтрализации гидроокисью натрия подвергают отделению от образовавшегося водного раствора хлористого натрия, перегоняют, при этом выделяют фракцию с температурой кипения 55-65°С. Затем смешивают выделенный перегонкой продукт с хлористым аллилом при мольном соотношении 1:1 при температуре 40-50°С в течение 4-6 часов, добавляют умягченную воду до полного растворения при температуре 15-30°С.

Сущность способа заключается в следующем.

Процесс взаимодействия диметиламина и хлористого аллила проводят при перемешивании и мольном соотношении хлористого аллила, диметиламина, равном (1,01-1,05):1, в течение 1,5-4 часов при температуре 5-20°С. Затем добавляют 50%-ный водный раствор гидроокиси натрия и перемешивают при температуре 5-20°С в течение 30 минут при мольном соотношении диметилаллиламмонийхлорида и гидроокиси натрия, равном 1:1. Далее осуществляют разделение водного раствора хлористого натрия и органической фазы. Органическую фазу перегоняют с отбором фракции, содержащей диметилаллиламин (концентрации 92-99%), с температурой кипения 55-65°С. Диметилаллиламин смешивают с хлористым аллилом при температуре 40-50°С в течение 4-6 часов при мольном соотношении диметилаллиламин:хлористый аллил, равном 1:1. Добавляют умягченную воду при перемешивании и при температуре 15-30°С до полного растворения.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В четырехгорлую колбу загружают 100 г 45%-ного водного раствора диметиламина и охлаждают до 15°С. Затем из капельной воронки приливают 77,27 г хлористого аллила, перемешивают, при мольном соотношении хлористого аллила и диметиламина, равном (1,01:1,0), в течение 2,5 часов при температуре 15°С, затем добавляют 80 г 50%-ного водного раствора гидроокиси натрия, перемешивают при мольном соотношении диметилаллиламмонийхлорида и гидроокиси натрия, равном 1:1, в течение 30 минут при температуре 15°С. Реакционную смесь расслаивают и отделяют водный раствор хлористого натрия, а органическую фазу подвергают перегонке с отбором фракции, содержащей диметилаллиламин, с температурой кипения 55-65°С. Получают 78 г диметилаллиламина (концентрации 99%), который смешивают в стеклянной колбе с 69,4 г хлористого аллила, нагревают до 45°С и перемешивают при этой температуре в течение 5 часов. Затем к реакционной массе добавляют 248 г умягченной воды и перемешивают до полного растворения. Получают 395,4 г 37,3%-ного водного раствора ДМДААХ, в котором хлористый натрий отсутствует.

Пример 2. В четырехгорлую колбу загружают 100 г 45%-ного водного раствора диметиламина, охлаждают до 5°С, прикапывают 78,8 г хлористого аллила и перемешивают при температуре 5°С в течение 4,1 часов при мольном соотношении хлористого аллила и диметиламина, равном (1,03:1,0), затем добавляют 80 г 50%-ного водного раствора гидроокиси натрия и перемешивают при температуре 5°С в течение 30 минут при мольном соотношении диметилаллиламмонийхлорида и гидроокиси натрия, равном 1:1. Реакционную смесь расслаивают и отделяют водный раствор хлористого натрия, а органическую фазу подвергают перегонке с отбором фракции, содержащей диметилаллиламин, с температурой кипения 55-65°С. Получают 83,3 г диметилаллиламина (концентрации 99%), который смешивают в стеклянной колбе с 74 г хлористого аллила, нагревают до 40°С и перемешивают при этой температуре 6 часов. Затем к реакционной массе добавляют 400 г умягченной воды и перемешивают при 15°С до полного растворения. Получают 557,4 г 28,2%-ного водного раствора ДМДААХ. Хлористый натрий отсутствует.

Пример 3. В четырехгорлую колбу загружают 100 г 45%-ного водного раствора диметиламина и охлаждают до 20°С, затем из капельной воронки приливают 80,3 г хлористого аллила и перемешивают при мольном соотношении хлористого аллила и диметиламина, равном (1,05:1,0), в течение 1,5 часов при температуре 20°С, затем добавляют 80 г 50%-ного водного раствора гидроокиси натрия, перемешивают при мольном соотношении диметилаллиламмонийхлорида и гидроокиси натрия, равном 1:1, в течение 30 минут при температуре 20°С. Реакционную смесь расслаивают и отделяют водный раствор хлористого натрия, а органическую фазу подвергают перегонке с отбором фракции, содержащей диметилаллиламин, с температурой кипения 55-65°С. Получают 81 г диметилаллиламина (концентрации 99%), который смешивают в стеклянной колбе с 72 г хлористого аллила, нагревают до 50°С и перемешивают при этой температуре в течение 4 часов. Затем к реакционной массе добавляют 220 г умягченной воды и перемешивают при температуре 30°С до полного растворения. Получают 373 г 41,0%-ного водного раствора ДМДААХ. Хлористый натрий отсутствует.

Пример 4. Водный 30%-ный раствор диметиламина с объемным расходом 0,15 м³/час, хлористый аллил с объемным расходом 0,33 м³/час, взятые в мольном соотношении 1,01:1,0 соответственно, подают в роторно-пульсационный аппарат при температуре 20°С, затем подают водный 36%-ный раствор гидроксида натрия с объемным расходом 0,13 м³/час при мольном соотношении диметилаллиламмонийхлорида и гидроокиси натрия, равном 1:1, расслаивают, отделяют водный раствор хлористого натрия, а органическую фазу подвергают перегонке, отбирая фракцию, содержащую диметилаллиламин, с температурой кипения 55-65°С, которую смешивают с хлористым аллилом при мольном соотношении диметилаллиламин:хлористый аллил, равном 1:1, при температуре 45°С в течение 5 часов. Затем в реактор добавляют умягченную воду 100% от массы ДМДААХ, перемешивают при температуре 25°С до полного растворения. Получают 50%-ный водный раствор ДМДААХ. Хлористый натрий отсутствует.

Как видно из примеров, предлагаемый способ получения водного раствора ДМДААХ позволяет повысить качество целевого продукта и исключить наличие хлористого натрия в водном растворе ДМДААХ.

Способ получения водного раствора N,N-диметилдиаллиламмонийхлорида взаимодействием диметиламина с хлористым аллилом при перемешивании с последующей нейтрализацией водным раствором гидроокиси натрия, отличающийся тем, что процесс проводят при температуре 5-20°С в течение 3-4 ч при мольном соотношении диметиламина и хлористого аллила, равном 1,0:1,01-1,05, с последующей нейтрализацией 50%-ным водным раствором гидроокиси натрия при мольном соотношении, равном 1:1, отделением водно-щелочной фазы от органической, перегонкой органической фазы с получением диметилаллиламина 92-99%-ной концентрации с температурой кипения 55-65° и смешиванием его с хлористым аллилом при температуре 40-50°С в течение 4-6 ч при мольном соотношении, равном 1:1, и добавлением умягченной воды при перемешивании при комнатной температуре.