二甲基乙酰胺(DMA)

2020/10/22 21:04:06

【背景及概况】[1][2]

二甲基甲酰胺(DMF)在化工生产中比较常见,但关于二甲基乙酰胺(DMA)的介绍很少。二甲基乙酰胺即N,N一二甲基乙酰胺,又名乙酰二甲胺、醋酸二甲基胺,英文名称Dimethylacetamide(缩写为DMAC或DMA)。二甲基乙酰胺是一种无色透明液体,能与水、醇、醚等有机溶剂混合,是一种极性溶剂。具有热稳定性高、不易水解、腐蚀性低、毒性小等特点,是合成天然树脂的优良极性溶剂,用于聚酰亚胺、聚砜酰胺及其他高分子化合物的合成,也用于合成树脂的成膜和纺丝,合成药物、芳族二羧酸(如对苯二甲酸)的结晶提纯。还可在某些有机反应中作催化剂。与同系的二甲基甲酰胺相比,其热稳定性、水解稳定性高、腐蚀性和毒性小,可代替二甲基甲酰胺。目前我国二甲基乙酰胺年需求量为13 kt以上,特别是近年来制药中间体、农药需求量增长较快。电子行业对高品质二甲基乙酰胺的需求也有明显的增长,溶剂方面如聚丙烯腈纺丝、亚胺树脂及绝缘材料上市场用量还在逐步扩大。我国生产DMA的厂家不足10家,全国总的生产能力为3000t/a,实际产量为2000-2500t/a,基本可以满足国内市场需求,海关没有关于DMA的进出口量统计。由于DMA对多种树脂具有良好的溶解性能,因此主要作为溶剂应用于耐热纤维、塑料薄膜、涂料、制药、催化剂和丙烯腈纺丝,二甲基乙酰胺的市场前景看好

【性质及结构】[2]

二甲基乙酰胺相对分子质量:87.12,沸点:164-166℃ (1xl&Pa),熔点:-20℃,闪点(开):66℃,燃点:490℃,相对密度:0.9429(20/4℃),折射率:1.4373。是一种无色透明液体,能与水、醇、醚等有机溶剂混合,是一种极性溶剂。其热稳定性好,即使在沸点也稳定不分解,可通过蒸馏精制;它在水溶液中稳定,但有酸、碱存在时会促使水解。二甲基乙酰胺应密封存放阴凉、通风、干燥处,并避免吸水和阳光照射,不能接近火源,搬运时注意轻取轻放,按有毒物品规定运输。在现场操作时必须穿戴好防护用品,触及皮肤后要用大量的清水冲洗。

【制备】[1]

目前我国二甲基乙酰胺的生产方法主要有醋酐法、乙酰氯法和醋酸法,另外用乙酸乙酯和二甲胺、乙酸和氨与甲醇反应合成二甲基乙酰胺、乙酸甲酯和二甲胺反应、三甲胺/一氧化碳羰基化一步法。

1. 醋酐法

由醋酐与二甲胺反应而得二甲基乙酰胺:

先将二甲胺水溶液加热至汽化,气体二甲胺经脱水净化后,常温下通入醋酐中进行酰化反应,反应为放热反应,当反应温度不再上升时即为酰化终点(170℃)。然后,控制酰化液在0-20℃,加入碱液中和,反应生成醋酸钠,至pH8-9时分离出醋酸钠,再将中和液碱洗涤后,加入醋酸乙酯,共沸脱水,粗蒸后再进行精馏,取164-166.5℃馏份,即得成品二甲基乙酰胺。

2. 醋酸法

由醋酸与二甲胺反应而得二甲基乙酰胺:

先将二甲胺水溶液加热汽化,气体二甲胺通入醋酸中进行酰化反应,反应为放热反应,反应连续进行。得到的粗品进行精馏,取164-166.5℃馏份,即得成品二甲基乙酰胺。国内成功采用催化精馏技术直接合成,反应热得以利用,反应过程中的能耗降低,同时由于反应与精馏在同一系列,工艺流程大大缩短,分离效果和产品收率都有较大提高,无三废排放。

3. 乙酰氯法

由二甲胺与乙酰氯反应而得二甲基乙酰胺:

在冷却状态下先将二甲胺通入乙醚中,再慢慢加入乙酰氯和乙醚的混合液,边加边搅拌,立即析出二甲胺盐酸盐白色固体,将其滤出。滤液用水浴回收乙醚,然后进行精馏,收集164-l66.5℃馏份,即得成品二甲基乙酰胺。

4. 醋酸乙酯法

由醋酸乙酯和二甲胺在30℃反应得到二甲基乙酰胺,收率为98%。

5. 醋酸甲酯法

由乙酸甲酯和二甲胺反应,反应温度为140-170℃之问,压力为2.0-2.5 MPa。该法腐蚀性小,产品收率高,生产成本低,目前已具工业化条件。

【应用】[1][2][3]

1. 制药中间体

二甲基乙酰胺是重要的医药原料,广泛用于阿莫西林、头孢类等药品的生产。二甲基乙酰胺作为溶剂或助催化剂,与传统有机溶剂相比,对产品质量和收率均有提高作用。2000年,医药行业对二甲基乙酰 胺的需求量约6 kt。2006年对二甲基乙酰胺的需求约9.6 kt。

2. 腈纶生产

在腈纶生产中有的采用二甲基乙酰胺路线。目前国内腈纶生产按溶剂分主要有硫氰酸钠二步法、二甲基甲酰胺一步法和二甲基乙酰胺有机湿法,从工艺和设备特点、物质消耗、环境影响、产品质量、后加工性能、国产化率及国外发展趋势等多个因素进加大应用研究与推广力度,二甲基乙酰胺作为行综合比较,硫氰酸钠二步法和二甲基乙酰胺有机湿法最具发展前景。目前国内就有不少腈纶装置采用以二甲基乙酰胺为溶剂的湿法工艺。

3. 高分子合成

二甲基乙酰胺对多种树脂,尤其是聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂具有良好的溶解能力,主要用于耐热合成纤维、塑料薄膜、涂料、医药、丙烯腈纺丝的溶剂。目前国外多用于生产聚酰亚胺薄膜、可溶性聚酰亚胺、聚酰亚胺一聚全氟乙丙烯复合薄膜、聚酰亚胺薄膜、可溶性聚酰亚胺模塑粉等,国内主要用分子合成纤维纺丝和其他有机合成的良溶剂。

4. 有机颜料

在有机颜料生产中,许多装置采用二甲基甲酰胺做溶剂,但色度和国外产品差距较大,一些装置换用二甲基乙酰胺作溶剂后,产品质量和色度有明显改善,满足出口要求。

5. 石油化工

在石油化工过程中,二甲基乙酰胺是极好的催化剂,它能使环化、卤化、氰化、烷基化和脱氢等反应加速,且能提高主要产物的收率。

6. 其他方面

从乙烯裂解气中抽提丁二烯的溶剂有多种,其中国内外有多套装置采用二甲基乙酰胺为溶剂。二甲基乙酰胺大量用于尼龙66盐环己醇装置中分离纯苯、环己烷、环己烯的溶剂。农药生产中也可采用二甲基乙酰胺作为溶剂或助催化剂,与传统有机溶剂相比,对产品质量和收率均有提高作用。

【参考文献】

[1] 张亚利. 二甲基乙酰胺的合成进展及应用[J]. 河北化工, 2006, 29(1): 41-42.

[2] 苑金岐. 二甲基乙酰胺市场调研报告[J]. 化工科技市场, 2004, 27(2): 28-30.

[3] 赵宜新, 郑策, 杨海堃. 二甲基乙酰胺[J]. 精细与专用化学品, 2001, 9(2): 14-14.

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