AMPS(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)的用途
時(shí)間:2005-06-13
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(2-Acrylamido-2-Methyl Propane Sulfonic Acid,AMPS)是一種丙烯酰胺系陰離子單體,性狀為白色結(jié)晶固體,熔點(diǎn)185℃(分解)。其結(jié)構(gòu)式為:

從AMPS的結(jié)構(gòu)式看,它具有強(qiáng)陰離子性、水溶性的磺酸基,使其具有導(dǎo)電性、染色親和性;酰胺基團(tuán)使其具有很好的水解穩(wěn)定性、抗酸、堿及熱穩(wěn)定性;活潑的碳碳雙鍵又有利于使其與各種烯類單體生成共聚物。這種單體既可以直接以磺酸的形式參與聚合,也可以轉(zhuǎn)化為磺酸鹽后參與聚合。隨著AMPS工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn),國(guó)外便廣泛地展開(kāi)了對(duì)其聚合物的研究,并應(yīng)用于油田化學(xué)、化學(xué)纖維工業(yè)、工業(yè)水處理、涂料工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)材料、磁性記錄材料等化工領(lǐng)域。<BR><BR><BR>
AMPS(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)是極具發(fā)展?jié)摿Φ挠袡C(jī)中間體,具有多種優(yōu)異性能,廣泛用于紡織、石油開(kāi)采、水處理、塑料、造紙和涂料等領(lǐng)域。
AMPS合成主要以丙烯腈、異丁烯、發(fā)煙硫酸為原料,將發(fā)煙硫酸加到丙烯腈和異丁烯混合物中,在多種添加劑存在下直接反應(yīng)得到成品。我國(guó)AMPS研究與生產(chǎn)起步晚,20世紀(jì)90年代初河南輝縣振興化工廠采用中國(guó)石油科學(xué)研究院技術(shù)建成70噸/年小規(guī)模裝置,經(jīng)過(guò)多年努力和技術(shù)創(chuàng)新,目前能夠生產(chǎn)出99.5%AMPS,年產(chǎn)能力達(dá)到1000噸。近年來(lái),黑龍江石油科學(xué)研究院成功開(kāi)發(fā)出AMPS合成技術(shù),并與山東壽光聯(lián)盟化工集團(tuán)合作建成1000噸/年裝置,產(chǎn)品純度為99.2%,達(dá)到聚合級(jí)要求。另外,南京伊亞化工公司、菏澤朝輝化工有限公司、銅陵星海合成材料廠等也建有小規(guī)模裝置。AMPS用途廣泛,而國(guó)外生產(chǎn)廠家較少,這給我國(guó)生產(chǎn)與發(fā)展帶來(lái)良好的機(jī)遇。目前國(guó)內(nèi)AMPS應(yīng)用研究相當(dāng)薄弱,主要在油田和水處理領(lǐng)域使用,合成技術(shù)與國(guó)外相比差距較大,因此產(chǎn)品純度不高,也影響到下游產(chǎn)品應(yīng)用。
AMPS主要應(yīng)用領(lǐng)域如下:
石油工業(yè) 聚丙烯酰胺是重要的油田化學(xué)品,但其剪切安定性差、泵送時(shí)機(jī)械降解嚴(yán)重;耐鹽性差,易發(fā)生沉淀;耐高溫、耐酸性差。聚丙烯酰胺改性已成為石油領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn),AMPS作為改性單體效果非常明顯。AMPS與甲基丙烯酸、丙烯酰胺制成三元共聚物,用于固井水泥外加劑,可起到高溫緩凝作用,可以在高溫高鹽環(huán)境下使用;與N,N-二甲基丙烯酰胺的共聚物可用于油井水泥漿失水劑;與木質(zhì)素磺酸鈣、丙烯酰胺的接枝共聚物,是非常優(yōu)異的水泥分散劑、早強(qiáng)劑、增強(qiáng)劑;AMPS與丙烯酸、四氫苯甲酸、木質(zhì)素磺酸等接枝共聚,可以制備鉆井液分散劑和抗鈣性能好的穩(wěn)定劑、降粘劑、降濾失劑等;AMPS與N-乙烯基吡咯烷酮類的嵌段共聚物,作為三次采油的增粘劑,在高溫、高壓、高剪切條件下使用不發(fā)生降解,穩(wěn)定性良好。目前AMPS作為有效的改性單體已經(jīng)滲入油田化學(xué)品各個(gè)領(lǐng)域的聚合物改性,很好解決了采油聚合物中抗鹽性、抗高溫性、抗剪切三大棘手問(wèn)題。我國(guó)AMPS最大市場(chǎng)是油田三次采油,作為鉆井液、完井液和壓裂液等。目前中原油田等已經(jīng)將AMPS聚合物作為油田三次采油的化學(xué)品立項(xiàng),預(yù)計(jì)僅此一項(xiàng)2005年國(guó)內(nèi)將至少消耗1萬(wàn)噸。
水處理工業(yè) 目前全球約1/3的AMPS單體用于水處理工業(yè)。AMPS的均聚物或與丙烯酰胺、丙烯酸等單體的共聚物,可作為污水凈化過(guò)程中的淤泥脫水劑;在封閉水循環(huán)系統(tǒng)中用作鐵、鋅、鋁、銅以及合金的防腐劑;還可用于加熱器、冷卻塔、空氣凈化劑和氣體凈化劑的除垢劑、阻垢劑等。國(guó)外大量使用表明,以AMPS作為處理劑用量少,效果優(yōu)于現(xiàn)有聚丙烯酰胺類水處理劑。目前國(guó)內(nèi)一些大中城市污水處理已經(jīng)開(kāi)始使用AMPS,其中華東年消耗約300噸,華南年消耗約150噸,京津唐年消耗200噸,年總消耗量約650噸,預(yù)計(jì)2005年將達(dá)到1000噸。
合成纖維工業(yè) AMPS同丙烯腈共聚,可以顯著改善腈綸、丙烯酸酯類合成纖維的染色功能,作為合成纖維染色推進(jìn)劑具有良好性能,可以提高合成纖維吸濕性、耐熱性、防污性,使之具有離子交換性,還能改進(jìn)纖維手感和強(qiáng)度。AMPS對(duì)聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚偏乙烯等也具有明顯的改善染色效果。近年來(lái),國(guó)內(nèi)合成纖維建設(shè)投資明顯加快,目前該領(lǐng)域AMPS年消耗量約600噸,預(yù)計(jì)2005年將達(dá)到1000噸。
造紙工業(yè) 含有AMPS的水溶性聚合物,可以作為紙張?jiān)鰪?qiáng)劑、精紙漿及其填料利用率的提高劑,在紙等無(wú)紡物抄造過(guò)程中的漿料分散劑、紙剝離性提高劑等。在紙張生產(chǎn)過(guò)程中,AMPS可用于改進(jìn)填料和紙漿碎屑的保留率,并提高漿料的脫水速率等。
涂料工業(yè) AMPS是涂料工業(yè)性能優(yōu)良的改性劑、膠粘劑和涂飾劑等性能提高劑。AMPS共聚物用作丙烯酸系陰離子電泳漆或固化涂料的基礎(chǔ)樹(shù)脂,能明顯提高涂膜光澤、強(qiáng)度和耐候性。AMPS和多羥基化合物加熱熔融的混合物是熱熔性膠粘劑。AMPS與偏氯乙烯-丙烯酸樹(shù)脂共聚得到的水溶性聚合物涂到聚烯烴膜上,可以提高其耐熱密封性能。
醫(yī)藥和日化工業(yè) 由AMPS和丙烯腈共聚得到中空纖維,可用于血液透析,也可用于改善治療血栓疾病;AMPS和亞乙基丙烯酸二甲酯交聯(lián)制備的聚合物,可作為隱形眼鏡的優(yōu)質(zhì)材料;AMPS共聚物水溶液或乙醇溶液可作為醫(yī)用電極的粘附液體,其特點(diǎn)是導(dǎo)電性能好,不傷害皮膚。另外,AMPS的均聚物在化妝品方面可作為膏霜、口紅等增稠劑、潤(rùn)滑劑等。
目前AMPS已成為國(guó)內(nèi)引人矚目的熱點(diǎn)有機(jī)化工原料,部分科研機(jī)構(gòu)的合成技術(shù)也較成熟,尤其是我國(guó)許多油田處于三次采油期,國(guó)內(nèi)水處理領(lǐng)域用量巨大,都對(duì)AMPS質(zhì)量和數(shù)量提出了更高更多要求。因此,國(guó)內(nèi)在加快建設(shè)AMPS裝置的同時(shí),應(yīng)加大應(yīng)用研究力度,以促進(jìn)AMPS工業(yè)健康快速發(fā)展。