[发明专利]2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(以下，有时简称为ATBS)、及其制造方法。更详细而言，本发明涉及特定的杂质含量少的ATBS、及其制造方法。

背景技术

ATBS，作为丙烯酸类纤维的改性剂、分散剂、凝集剂的单体原料，或作为化妆品的增粘剂用的单体原料、进而作为在原油的高级(高次)回收用中使用的药剂制造用的单体原料等，在广泛的领域中得到使用。

这些用途中使用的以上述ATBS作为原料单体而制造的聚合物特别要求为高分子量。即，在上述用途中使用的ATBS，要求使阻碍聚合的物质的含量极力降低、同时要求为稳定的质量。

ATBS通常通过使丙烯腈、硫酸、异丁烯进行加成反应来制造。ATBS的性状为在常态下是白色针状结晶，熔点为185℃(例如专利文献1)。

在上述加成反应中，以化学计量，丙烯腈、硫酸、异丁烯3种成分分别以等摩尔反应。但是，通常，由于丙烯腈还担负反应介质的作用，因此，与硫酸及异丁烯相比大为过剩地使用。

ATBS在丙烯腈中为难溶性。因此，反应后得到的反应产物为在丙烯腈中析出有ATBS的浆料状。通常在ATBS的制造中，进行的是首先从该浆料分离ATBS粗制体、其后将ATBS粗制体用以下的精制工序进行精制。

作为精制方法，有用丙烯腈洗净ATBS粗制体的方法(例如专利文献1)。

另外，还有使用甲醇使ATBS粗制体再结晶的方法(例如专利文献2)、使用阴离子交换树脂进行精制的方法(例如专利文献3)。进而，还已知以下方法：在丙烯腈的存在下蒸馏ATBS的水溶液来除去水，由此得到ATBS的丙烯腈分散液后，从分散液滤出ATBS的方法(例如专利文献4)等。

但是，对于阻碍聚合的物质为何种物质，目前还没有明确的结论。因此，目前，采用将ATBS充分精制而满足上述要求的方法。上述充分进行精制的方法，由于不能特定阻碍聚合的物质，因此还没有除去该阻碍的特定物质的专门的方法。仅仅只不过为了提高纯度而采用通常所使用的精制方法。因此，根据情况的不同，有时也会精制过度。其结果，得到的ATBS的杂质浓度不稳定，常常变动。

专利文献1：特公昭50-30059号(例1)

专利文献2：特开2004-359591号(权利要求1)

专利文献3：特开2004-143078号(权利要求1)

专利文献4：特开2004-277363号(权利要求1)

发明内容

发明要解决的课题

本发明人为解决上述问题进行了各种研究。其结果，可知以下所述的内容。

第1，发现作为反应副产物的、下述式(1)表示的2-甲基-2-丙烯基-1-磺酸(简称IBSA)及下述式(2)表示的2-亚甲基-1，3-亚丙基二磺酸(简称IBDSA)具有聚合的链转移作用。

(化1)

(化2)

发现ATBS中如果这些化合物增加，则ATBS的共聚物的分子量不变高。

进而，确认上述副产物的含量可用高效液相色谱法来准确地定量，另外还知道，在ATBS的制造工序中，通过将上述副产物控制在规定值以下，可以制造能够制造高分子量的聚合物的ATBS。

因此，作为本发明的第1目的，在于提供一种阻碍聚合的化合物的含有率低的ATBS、及其制造方法。

第2，本发明人为提高ATBS的收率，进行了各种研究。其结果，认识到在使丙烯腈、硫酸、异丁烯反应而连续地制造ATBS的方法中，有如下所述的应考虑的重点。

(1)该反应为在硫酸、异丁烯、丙烯腈的3种成分的等摩尔反应中，这些成分反应而生成ATBS。

(2)但是，硫酸、丙烯腈等的各原料含有水分，其水分量变化，因此反应状态变化。其结果，不能定量地得到ATBS，有时副产出许多叔丁基丙烯酰胺、丙烯酰胺。

(3)为解决该水分的问题，目前使用发烟硫酸替代硫酸。通过使发烟硫酸中的三氧化硫(SO₃)和丙烯腈等的原料中存在的水分反应，除去原料中的水分，同时生成不含水分的硫酸。

(4)但是，在向反应体系加入除去水分所需的量以上的发烟硫酸的情况下，在反应体系中残留三氧化硫。该情况下，异丁烯的磺化反应作为副反应而发生，其结果，生成2-甲基-2-丙烯基-1-磺酸(IBSA)、2-亚甲基-1，3-亚丙基二磺酸(IBDSA)。这些化合物在自由基聚合反应中具有链转移功能，因此可以作为分子量调节剂发挥作用。在作为制品的ATBS中含有这些化合物的情况下，使聚合性降低。

(5)为解决这些问题，需要除去水分后使残留在反应体系中的三氧化硫的浓度极小。