本发明涉一种合成n,n-二甲基丙烯酰胺的工艺，属于有机合成领域。
背景技术：
n,n-二甲基丙烯酰胺分子之酰胺基氮上两个氢被甲基取代,共聚物的水解稳定性比丙烯酰胺有明显的提高,分子中活泼的双键,使其易于自聚或与其他单体共聚,因dmam共聚物或自聚物优异的吸湿性、抗静电性、分散性、相容性和粘接性能等,可广泛用于化纤、塑料、造纸、印染、粘合剂、涂料、照相、印刷、化妆品、医药卫生和油田化学等领域,是一种具有广阔应用前景的新型单体。我发明了一种采用自制的纳米固体酸催化剂合成n,n-二甲基丙烯酰胺的工艺，该工艺操作简单，原料便宜，来源方便。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种合成n,n-二甲基丙烯酰胺的工艺。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种合成n,n-二甲基丙烯酰胺的工艺，包括以下步骤：
步骤1、首先将丙烯醛在反应器中活化处理4h;
步骤2、反应器中加入溶剂三乙醇胺，在80℃下水浴加热，磁力搅拌1h;
步骤3、然后反应器中加入纳米固体酸催化剂，同时加入氨水，同时磁力搅拌2h;
步骤4、然后上述溶液通过回流冷凝器通入一氧化碳;
步骤5、然后用去离子水洗涤，将自制的纳米固体酸催化剂回收循环利用，然后在低压蒸馏将溶剂三乙胺醇蒸出回收利用；
步骤6、然后在用乙醇溶液重结晶，第一次重结晶后再用乙醇与甲苯的混合溶液重结晶，最终得到我们的产品n,n-二甲基丙烯酰胺。
步骤6中，乙醇与甲苯体积比为1:1。
步骤1中的活化处理条件是在300℃氮气氛围下，氮气流速20ml/min。
具体的，步骤4为，上述溶液通过回流冷凝器通入一氧化碳，气体流速10ml/min，温度以10℃/min,升温到160℃，同时进行磁力搅拌反应3h。
所述的纳米固体酸催化剂的制备方法如下：
步骤1、将20份凹凸棒土在超声波下震荡处理3h;
步骤2、将凹凸棒土转移到烧杯里，然后将1份氧化铝加入，同时加入200份去离子水，开启油浴90℃加热，磁力搅拌3h;
步骤3、然后进行热酸处理，先在热空气180℃下处理3h,然后在转移到36%的盐酸溶液浸泡处理5h，然后用去离子水冲洗至中性；
步骤4、然后将2ml乙二醇加入，然后在转移到微波反应器里，微波反应3h;
步骤5、反应结束后再把0.02份偶联剂dl171滴加到微波反应结束后产物中，同时磁力搅拌3h;
步骤6、然后用去离子水，乙醇冲洗，然后在转移到恒温干燥箱里干燥3h;
步骤7、然后在马弗炉中煅烧:在氧气与一氧化碳的气氛下，600℃，0.5kpa下煅烧处理8h,最终得到一种纳米级固体酸催化剂。
所述的纳米固体酸催化剂的制备方法中，步骤7、氧气与一氧化碳体积比为1:3.
本发明一种采用自制纳米固体酸催化剂合成n,n-二甲基丙烯酰胺，该工艺操作简单，原料相对容易获取，通过加入自制的纳米固体酸催化剂，有效的提高了反应速率，减少了副反应的发生，在合成过程中通过磁力搅拌等处理，能够对反应物起到活化作用使反应能够更顺利进行，使反应朝预期的方向进行，使目标产物的产率得到提高。混合气体下煅烧能使杂质去除的更彻底。其中制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比50:3的样。丙烯醛50份,自制的纳米固体酸催化剂3份，三乙醇胺200ml,25%氨水50ml。以及制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比55:4的样。丙烯醛55份,自制的纳米固体酸催化剂3份，三乙醇胺200ml,25%氨水50ml。这两种比例下制得的n,n-二甲基丙烯酰胺纯度收率最好。
具体实施方式
实施例1
制备纳米固体酸催化剂，步骤1、将20份凹凸棒土在超声波下震荡处理3h;
步骤2、将凹凸棒土转移到烧杯里，然后将1份氧化铝加入，同时加入200份去离子水，开启油浴90℃加热，磁力搅拌3h;
步骤3、然后进行热酸处理，先在热空气180℃下处理3h,然后在转移到36%的盐酸溶液浸泡处理5h，然后用去离子水冲洗至中性；
步骤4、然后将2ml乙二醇加入，然后在转移到微波反应器里，微波反应3h;
步骤5、反应结束后再把0.02份偶联剂dl171滴加到微波反应结束后产物中，同时磁力搅拌3h;
步骤6、然后用去离子水，乙醇冲洗，然后在转移到恒温干燥箱里干燥3h;
步骤7、然后在马弗炉中煅烧:在氧气与一氧化碳体积比为1:3的气氛，600℃，0.5kpa下煅烧处理8h,最终得到一种纳米级固体酸催化剂。
合成工艺：
制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比50:3的样。丙烯醛50份,自制的纳米固体酸催化剂3份，三乙醇胺200份,25%氨水50份。
步骤1、首先将50份丙烯醛加入反应器中，在300℃氮气氛围下，氮气流速20ml/min，活化处理4h;
步骤2、将溶剂200份三乙醇胺加入反应器中到改性后的丙烯醛，在80℃下水浴加热，磁力搅拌1h;
步骤3、然后将3份纳米固体酸催化剂加入上述溶液，同时加入50份25%氨水，以每分钟60滴速度滴加，同时开启磁力搅拌2h;
步骤4、然后上述溶液通过回流冷凝器通入一氧化碳，气体流速10ml/min，温度以10℃/min,升温到160℃，同时进行磁力搅拌反应3h;
步骤5、然后用去离子水洗涤，将自制的纳米固体酸催化剂回收循环利用，然后在低压蒸馏将溶剂三乙胺醇蒸出回收利用；
步骤6、然后在用乙醇溶液重结晶，第一次重结晶后再用乙醇与甲苯1:1的混合溶液重结晶，最终得到我们的产品n,n-二甲基丙烯酰胺。
实施例2制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比55:4的样。丙烯醛55份,自制的纳米固体酸催化剂4份,其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例3制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比52:3的样。丙烯醛52份,自制的纳米固体酸催化剂3份，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例4制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比54:3的样。丙烯醛54份,自制的纳米固体酸催化剂3份，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例5制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比56:3的样。丙烯醛56份,自制的纳米固体酸催化剂3份，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例6制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比58:3的样。丙烯醛58份,自制的纳米固体酸催化剂3份，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例7制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比60:3的样。丙烯醛60份,自制的纳米固体酸催化剂3份，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例8制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比62:3的样。丙烯醛62份,自制的纳米固体酸催化剂3份，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例9制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比48:3的样。丙烯醛48份,自制的纳米固体酸催化剂3份，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例10制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比46:3的样。丙烯醛46份,自制的纳米固体酸催化剂3份，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例11制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比44:3的样。丙烯醛44份,自制的纳米固体酸催化剂3份，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例12制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比42:3的样。丙烯醛42份,自制的纳米固体酸催化剂3份，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例13制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比40:3的样。丙烯醛40份,自制的纳米固体酸催化剂3份，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例14制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比38:3的样。丙烯醛38份,自制的纳米固体酸催化剂3份，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
对照例15制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比36:3的样。丙烯醛36份,自制的纳米固体酸催化剂3份，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
对照例1制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比50:3的样。丙烯醛50份,自制的纳米固体酸催化剂3份，不对丙烯醛进行活化处理，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
对照例2制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比50:3的样。丙烯醛50份,自制的纳米固体酸催化剂3份，不进行磁力搅拌，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
对照例3制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比50:3的样。丙烯醛50份,自制的纳米固体酸催化剂3份，通入一氧化碳时，不在160℃处理，而是240℃，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
对照例4制取丙烯醛与自制的纳米固体酸催化剂质量比50:3的样。丙烯醛50份,自制的纳米固体酸催化剂3份，通入一氧化碳时，不在160℃处理，而是120℃，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
对照例5制取不加入自制的纳米固体酸催化，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
对照例6制取采用常用的ssz-13催化剂3份，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例1-14以及对照例1-6均采用同样配比的自制催化剂，申请人考察自制催化剂的不同工艺参数对于n,n-二甲基丙烯酰胺的纯度，收率影响，制备不同的催化剂，用以催化合成：
对照例7n,n-二甲基丙烯酰胺的制备工艺与实施例2完全相同，不同在于纳米固体酸催化剂的制备，所述的纳米固体酸催化剂的制备方法也与实施例2相同，不通话在于其步骤7、氧气与一氧化碳体积比为1:1。
对照例8n,n-二甲基丙烯酰胺的制备工艺与实施例2完全相同，不同在于纳米固体酸催化剂的制备，所述的纳米固体酸催化剂的制备方法也与实施例2相同，不通话在于其步骤7、氧气与一氧化碳体积比为1:2。
对照例9n,n-二甲基丙烯酰胺的制备工艺与实施例2完全相同，不同在于纳米固体酸催化剂的制备，所述的纳米固体酸催化剂的制备方法也与实施例2相同，不通话在于其步骤7、马弗炉中仅仅含有氧气，不含有一氧化碳。
实验测试产品的收率纯度：
液相色谱：vertexvi500型高效液相色谱仪rrlc色谱柱为50mm×4.6mm,1.8μm,柱温45℃,检测波长252nm,流动相:v乙腈∶v水∶v1%磷酸=32∶73∶1,流量1ml/min,样品溶于乙腈中。检测产物成分，计算收率。
表一各个产品的n,n-二甲基丙烯酰胺的纯度，收率结果
实验结果表明：可以发现实施例1,2工艺得到的n,n-二甲基丙烯酰胺产品纯度，收率最好，说明这两种工艺在原料的配比，工艺的操作最有利于目标产物的生产。其工艺下制得的产品在纯度，收率上都不是特别理想。对比实施例1，对比例1,2,3,4,5,6可以发现。不对丙烯醛进行活化处理,不进行磁力搅拌，通入一氧化碳时，不在160℃处理，而是120℃/240℃，不加入自制的纳米固体酸催化,采用常用的ssz-13催化剂制得的n,n-二甲基丙烯酰胺纯度，收率都不高。对照组7-9可以看出，催化剂制备过程中，马弗炉中煅烧气体环境对于催化剂有着巨大影响，马弗炉中煅烧:在氧气与一氧化碳体积比为1:3的气氛制备出来的催化剂非常利于目标产物的生产。