異丁基烯丙基硫氨酯的合成

徐慶華　徐曉

摘 要：異丁基烯丙基硫氨酯是一種良好的選礦捕收劑，其選擇性好，用量少，捕收力強(qiáng)，可提高銅精礦品位及銅金的回收率，是銅鋅等金屬硫化礦分離的優(yōu)良捕收促進(jìn)劑。本實(shí)驗(yàn)采用三步合成法，利用丙烯胺，異丁基鈉黃藥和乙胺在一定條件下反應(yīng)合成異丁基烯丙基硫氨酯，通過試驗(yàn)確定了合成的最佳工藝條件，并考察了工藝條件對(duì)產(chǎn)品收率的影響，結(jié)果表明：此工藝生產(chǎn)的異丁基烯丙基硫氨酯的含量可以達(dá)到95%以上，收率可達(dá)到98%以上。

關(guān)鍵詞：異丁基烯丙基硫氨酯；三步法；捕收劑；工藝條件

關(guān)于異丁基烯丙基硫氨酯的研究及應(yīng)用已有相關(guān)報(bào)道，報(bào)道得較多的是將硫氰酸鈉溶于水中，然后采用四丁基溴化銨為相轉(zhuǎn)移催化劑，升溫回流使硫氰酸酯異構(gòu)化為異硫氰酸酯，靜置，分離，去除水分，然后與異丁醇反應(yīng)合成異丁基烯丙基硫氨酯，此方法弊端是工藝非常復(fù)雜，并且中間產(chǎn)品含有強(qiáng)烈的芥末油味道非常刺鼻，難以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)上的推廣應(yīng)用，并且合成的異丁基烯丙基硫氨酯有效含量偏低。

1 實(shí)驗(yàn)原料及實(shí)驗(yàn)過程

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

丙烯胺（98%），氯乙酸（97.5%），純堿NaCO3，異丁鈉黃藥（83%）

1.2實(shí)驗(yàn)過程

采用三步反應(yīng)工藝合成異丁基烯丙基硫氨酯，反應(yīng)過程如下：

第一步為中和反應(yīng)，第二步為酯化反應(yīng)，第三步為胺化反應(yīng)，具體過程如下：

中和：取1000毫升四口燒瓶，首先向燒瓶中加入少量水，然后加入氯乙酸，攪拌至氯乙酸安全溶解，緩慢加入碳酸鈉，由于碳酸鈉加入過程中會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，所以碳酸鈉加料過程一定要慢，直至生成的氣泡完全消失，pH值達(dá)到8-9之間。

酯化：控制溫度小于30℃，向燒瓶中添加異丁基鈉黃藥粉，維持溫度50℃左右，反應(yīng)兩個(gè)小時(shí)，然后進(jìn)行降溫處理。

胺化：降溫至溫度小于30℃后，在攪拌狀態(tài)下，向燒瓶?jī)?nèi)的酯化溶液中緩慢加入定量丙烯胺，待加料完畢后，控制溫度45℃保溫反應(yīng)兩個(gè)小時(shí)，停止反應(yīng)。

2 實(shí)驗(yàn)反應(yīng)數(shù)據(jù)分析

2.1 酯化溫度對(duì)異丁基烯丙基硫氨酯含量的影響

酯化溫度對(duì)產(chǎn)品含量的影響，見表1。

由表1可見，在其它條件相同的情況下，隨著反應(yīng)溫度的升高，異丁基烯丙基硫氨酯產(chǎn)品含量有升高的趨勢(shì)，尤其是50-60℃范圍內(nèi)，產(chǎn)品含量比較高，溫度再升高對(duì)異丁基烯丙基硫氨酯含量的影響很小，因此確定酯化反應(yīng)溫度為50-60℃。

2.2 酯化時(shí)間對(duì)產(chǎn)品含量的影響

酯化時(shí)間對(duì)產(chǎn)品含量的影響見表2：

由表2可見，在其它條件相同的情況下，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，該反應(yīng)的產(chǎn)品含量呈現(xiàn)提高的趨勢(shì)，在2h條件下產(chǎn)品含量較高，能達(dá)到95%以上，以后再延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，產(chǎn)品含量變化不大，綜合考慮到人工成本及各種能耗與產(chǎn)品含量的比較，最終確定酯化反應(yīng)時(shí)間為2h。

2.3 胺化溫度對(duì)產(chǎn)品含量的影響

由表3可見，40-45℃范圍內(nèi)，產(chǎn)品含量比較高，最終胺化溫度為40-45℃。

2.4 胺化時(shí)間對(duì)異丁基烯丙基硫氨酯含量的影響

由表4見，在其它條件相同的情況下，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，該反應(yīng)的產(chǎn)品含量呈現(xiàn)提高的趨勢(shì)，在2小時(shí)到3小時(shí)反應(yīng)范圍內(nèi)，產(chǎn)品的含量變化不大，考慮到人工成本及各種能耗與產(chǎn)品含量的比較，最終確定胺化反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)。

2.5 物料配比的影響

在其它條件相同的情況下，隨著丙烯胺投料量的增加，產(chǎn)品含量呈下降趨勢(shì)，而異丁粉投料量的增加對(duì)產(chǎn)品含量的影響不大，因此按照配料比n（異丁粉）∶n（氯乙酸）∶n（丙烯胺） =1：1：1.01投料反應(yīng)效果最佳，收率也基本穩(wěn)定在98%以上。

3 結(jié)果與討論

通過采用三步法合成異丁基烯丙基硫氨酯，工藝比較簡(jiǎn)單，收率較高且比較穩(wěn)定。通過反復(fù)試驗(yàn)確定了合成的最佳工藝條件為：異丁粉：氯乙酸：丙烯胺按照物質(zhì)的量比1：1：1.01，酯化溫度為50-60℃范圍內(nèi)，酯化時(shí)間為2小時(shí)，胺解溫度為40-45℃范圍內(nèi)，胺解反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)。在此條件下合成的異丁基烯丙基硫氨酯收率達(dá)到98%以上，含量可以達(dá)到95%以上，并且性質(zhì)非常穩(wěn)定。