nmp水減壓蒸餾

A. 有機合成工藝與開發——溶劑的選擇

5.1 引言

溶劑的類別：

a. 質子性溶劑，或氫鍵供體類溶劑（路易斯酸），例如，水、乙醇、乙酸和氨；

b. 氫鍵受體類溶劑（路易斯鹼），例如，水、三乙胺、乙酸乙酯、丙酮和DMF；

c. 極性非質子溶劑，或稱為「非羥基溶劑」，例如，DMSO、DMF和二甲基乙醯胺DMAc；

d. 氯代烷烴類溶劑，例如，二氯甲烷、氯仿和四氯化碳；

e. 氟碳類溶劑，例如，六氟異丙醇；

f. 烴類溶劑，例如，己烷、異辛烷和甲苯；

g. 離子液體；

h. 超臨界氣體，例如，超臨界二氧化碳。

溶質被溶劑所包圍的過程叫做溶劑化，水的溶劑化則被稱為水合。溶劑化值指的是包圍一個離子的溶劑分子數。一般來說，溶劑化程度隨著氏旦電荷數的增加和離子半徑的減小而增大。一個物種的反應活性隨著溶劑化程度減小而提高，因為溶劑化的分子屏蔽了反應物，分散了電荷。某分子的其中一個部位可能更易於被另一種溶劑所溶劑化。比如，偶極性的非質子溶劑，例如DMSO，溶劑化陽離子，從而使另一部分的陰離子更容易反應。冠醚，常用作相轉移催化劑（PTC），也類似地和陽離子形成配合物而使陰離子部位更具有活性。在溶劑混合物中兩種溶劑可溶劑化分子的不同部分，使得組成混合溶劑後溶解性能比各自任何一種單一溶劑好。有個明顯的例子，氫氧化鈉的溶劑化程度的降低是如何影響其反應活性的：固體氫氧化鈉（三分子水合物）的鹼性比15%氫氧化鈉（11分子水合物）鹼性增強50000倍。（PTC據說能產生「裸露的陰離子」，但是少量的水是必須的，特別是對於固-液相轉移反應。在研發相轉移催化過程中，水分的含量是一個關鍵的參數。）溶劑化是選擇溶劑要考慮的眾多重要因素之一。

謹慎選擇溶劑的重要性：

a. 給設備和操作人員提供安全、無害的大規模生產條件；

b. 溶劑的理化性質，如極性、沸點、水混溶性，影響反應的速率、兩相的分離、結晶的效果及通過共沸或乾燥固體除去揮發性組分；

c. 其他理化性質，如混合物的黏度影響傳質和傳熱、副產物的形成和物理運輸；

d. 回收和套用溶劑的難易程度，極大地影響產品成本（CoG）。

最好的溶劑應該能使產物從反應中直接結晶析出來。

為快速工藝放大選擇溶劑的最關鍵原則是均相反應通常比非均相反應快得多，也容易放大。如果必須是非均相的條件，必須選擇溶劑和反應條件使反應混合物是液態而易混勻的。（對於傳統的氫化反應，由於是液-固-氣分散體系，有效的攪拌是相當重要的。）許多情況下，產物的分離能驅動反應持續進行。最好是能結晶而不是形成沉澱或油狀物，這種情況下會捲入原料。

對於有些反應過程，非均相的條件是有利的。非均相的條件可以加速反應或者減少產物在反應條件下的降解。

相轉移催化劑通常用在兩種不混溶的溶劑中，反應發生在有機相或界面。有時固-液相轉移催化反應也用到鹼類，諸如碳酸鉀懸浮在反應體系中。

在某些已開發的非均相的反應中原料會隨著反應的進行而溶解。某些反應全程都是懸濁殲稿擾液。選擇對組分有一定溶解性的溶劑可提高反應效率，如往水相中的反應添加乙醇或者DMSO。某些反應，非均相的條件也可能增加副反應。

醯胺的大規模製備通常用到Schotten-Baumann反應，具體來說，將胺與醯氯或酸酐縮合，再用鹼溶液中和生成的酸。如果不加鹼，等摩爾量的胺和醯氯反應的理論收率只有50%。如果不加有機溶劑，產物醯胺會析出來並且夾雜原料，所以一般都用有機溶劑。用與水不混溶的有機溶劑可以減少易水解的試劑和產物的降解。

【二氯甲烷中制備醯氯，需要更加仔細的操作（Vilsmeier試劑能溶於二氯甲烷，但反應放熱厲害，且產物容易消旋）。DMF不適合制備醯氯，DMF和氯化試劑能形成二甲氨基甲醯氯（DMCC），在μg/mg水平就有動物致癌性】

在pH 8以上進行Schotten-Baumann偶聯反應，醯氯容易水解，並可見吖內酯的形成及消旋；而pH＜7時，由於胺被質子化了，偶聯反應進行得很慢。反應最好的條件是用緩沖劑調pH到8，加醯氯的同時滴敬羨加1 M氫氧化鈉以維持pH在7~8之間。

一些學術研究使用的溶劑在工業生產中也許並不受歡迎。

具有較低閃點（在該溫度下，蒸氣能夠被引燃）的溶劑會因安全問題而避免使用。易燃溶劑及溶在這些溶劑裡面的試劑，如甲基鋰的乙醚溶液，會被限制在地面運輸。

極性是溶劑的一個關鍵參數。介電常數能衡量溶劑傳導電荷的能力。Gutmann供體數從本質上衡量溶劑分子的路易斯鹼的鹼性。Hansen溶解度參數考慮了范德華力、偶極作用和氫鍵，Hildebrand參數則發展了它。Reichardt的π-π*吸收位置漂移的溶劑化顯色。

強極性溶劑能穩定極性染料基態的能量，導致更大的π-π*越前。在溶劑中的染料顏色能指示溶解它的單一溶劑或混合溶劑的極性。

選擇溶劑的時候，溶劑的沸點很重要。高沸點的溶劑，例如二甲苯，因為將溶劑殘留去除到可接受的水平存在潛在的困難，所以很少選擇它來分離原料葯。高沸點、水溶性溶劑更容易通過萃取除去。

產物富集萃取時，乙酸乙酯被認為是一種比乙酸異丙酯更具反應活性的溶劑。實驗室存在的乙酸乙酯含有過氧化物，可以氧化亞碸、胺類和酮類，後者可以得到Beayer-Villiger氧化產物【酮在過氧化物(如過氧化氫、過氧化羧酸等)氧化下得到相應的酯的化學反應。醛可以進行同樣的反應，氧化的產物是相應的羧酸】；氧化劑最有可能是過氧乙酸，由乙酸乙酯水解得到的乙醇和空氣生成。

乙酸異丙酯比乙酸乙酯更穩定，可與氫氧化鈉水溶液共同作用將鹽酸鹽游離出來。當用乙酸乙酯和2M氫氧化鈉處理時，使用碳酸氫鈉水溶液就不會發生上述情況。制備硫酸鹽時，要將乙酸乙酯改成乙酸異丙酯，因為後者在酸性條件下更難水解。用乙酸乙酯萃取伯胺，形成了一種乙醯胺，產物能萃取到二氯甲烷中。（後面一種情況，反應產物是一種甲氧基乙醯胺，在Sukuzi偶聯的鹼性條件下，甲氧基乙醯胺會發生部分水解。通過重結晶除去乙醯胺雜質很難。）氨、正丁胺和乙酸乙酯發生乙醯化的速度快於乙酸異丙酯，而萃取時水的存在能加速胺類的乙醯化。一般來說，用乙酸異丙酯萃取比用乙酸乙酯得到的雜質少。

NMP被認為環境友好，但因生殖毒性被重新劃入二類溶劑。

2-甲基四氫呋喃在有機金屬反應中很有用。購買的2-甲基四氫呋喃含有高達400 μg/mL的BHT作為穩定劑添加的，另外一種則不含添加劑；2-甲基四氫呋喃暴露在空氣中生成過氧化合物的速度比四氫呋喃稍快。2-甲基四氫呋喃和HCl反應比四氫呋喃慢。3M的甲基鋰溶液，溶劑可以是2-甲基四氫呋喃，也可以是二乙氧基甲烷（DEM）。

甲基乙基酮（MEK）會形成活性過氧化物，引發聚合和其他反應。在氧氣存在下，MEK可用於氧化Co(II)到Co(III)，是一種很有用的氧化劑。盡管MEK有合適的沸點，能與水形成共沸，也要考慮到它生成過氧化物的能力。

甲基異丁基酮（MIBK）對底層大氣中臭氧的形成來說是一種高容量的溶劑，被認為生成大氣臭氧的能力比乙酸異丙酯強，因此要避免使用MIBK。

5.2 使用共沸物時選擇的溶劑

共沸物是恆定沸點的混合物，有著固定的摩爾組成。共沸物由兩種、三種或者更多組分組成，可以是均相或非均相的。重要的共沸物是沸點降低的共沸物，即混合物的沸點比任意組分的沸點都要低。（熟悉的共沸物中，濃鹽酸是個例外，形成沸點升高的共沸物。）所有非均相的共沸物的沸點都降低。不同的液體如果沸點接近就可以形成共沸物。許多有機溶劑可以與水形成共沸物，可利用這一性質除水。

共沸物的主要價值在於能有效去除反應混合物中易揮發的組分。共沸除去易揮發組分可以促進反應進行。共沸物有益於分離後處理。六甲基二硅烷（酸催化脫三甲基硅烷保護基的副產物）能和醚類、醇類、乙腈及三甲基硅醇形成共沸物。即使共沸物不能完全除去雜質組分，也能降低沸點。共沸物如果能夠回收套用，也是較為經濟的溶劑。

當一對共沸物的組成接近1:1時，從其中一種溶劑中分離出另一種溶劑更容易。

通常減壓蒸餾時會進一步減少餾出物中較少組分的比例，如乙酸乙酯-水共沸物減壓蒸餾過程，這也被稱為「破壞型共沸物」。在異丙醇-水共沸物中，沒有發現該現象。

5.3 選擇溶劑以增加反應速率，減少雜質生成

一般來說，增加溶劑極性的效果取決於原料或中間體中是否有高濃度電荷（電荷/體積）。（有時描述為電荷局部定域較大，而電荷局部定域較小有時稱為電荷分散。）極性溶劑優先溶解離子或電荷濃度高的中間體。如果中間體中電荷濃度比原料高，極性溶劑能夠穩定中間體和促進其生成，因而加快反應速率。如果中間體的電荷比原料的電荷分散，極性溶劑會穩定原料，降低反應速率。自由基誘導的反應受溶劑極性的影響很小。定量的電荷局部定域/離域模型沒有考慮溶劑的其他影響，例如氫鍵、螯合作用、溫度以及反應的濃度。有時，改變溶劑也可改變反應機理。

5.4 溶劑中的雜質和反應溶劑

分子篩是最普遍有效的除水處理方法。規模化生產中，溶劑和設備一般是共沸除水，或填充過量的吸水試劑。

過氧化物可在實驗室和放大常見的溶劑中生成，如異丙醇和乙酸乙酯。溶劑暴露在空氣和光線中會產生氫過氧化物和其他過氧化物。一般來說，含有氫原子的化合物在自由基反應中易生成過氧化合物，例如叔碳、苄基型碳、烯丙基型碳、醚氧的α-碳、醛和醇。生成過氧化物後，問題就來了。例如過氧化異丙醚會在溶劑瓶口附近析出，或濃縮溶劑時過氧化物會富集。

檢查溶劑中過氧化合物的簡便檢測方法：用水潤濕過氧化檢測試紙，然後滴一滴溶劑。碘量法滴定是一種定量的方法。BHT（大約250 μg/mL）通常添加到市售的四氫呋喃和2-甲基四氫呋喃中作為安全措施。放大時，濃縮四氫呋喃和2-甲基四氫呋喃會添加BHT作為安全措施。蒸出溶劑時，可能會使作為穩定劑的BHT富集，干擾HPLC和其他分析。BHT經氧化可生成黃色的二聚物。

過氧化物除了可能引發安全問題，還能影響反應進程。

放大時還要注意靜電的蓄積，帶電荷的烴類溶劑通常是很麻煩的。非金屬添加劑，例如Statsafe，已經被開發用來減少溶劑的導電性，減少靜電釋放的風險。一般來說，烴類靜電釋放的風險比較大，例如庚烷。使用多聚物和胺類的混合物作為添加劑的溶劑生產原料葯，添加劑可能會被認為是原料葯中的雜質。當加入少量極性溶劑時，例如異丙醇，能減少靜電釋放的風險。

二氯甲烷的反應活性通常會被忽略。橋頭胺類，例如士的寧、奎寧及三乙烯二胺，尤其易與二氯甲烷發生反應，其次是甲基叔胺和仲胺。脯氨酸和二氯甲烷可以制備縮醛胺。由於氯的第二次取代比第一次快得多，吡啶很快形成縮醛胺。類似地，吡啶和二氯甲烷反應形成二吡啶鹽，第二次取代比第一次快得多。4-二甲氨基吡啶（DMAP）反應速度是吡啶的7倍。1-羥基苯並三唑（HOBt）是多肽偶聯時常用的一種催化劑，能和二氯甲烷反應。硫醇和二氯甲烷反應的活性在相轉移催化反應中被忽略。格氏試劑在無水氯化鐵和其他離子鹽的存在下，能與二氯甲烷發生反應。鎳-甜菜鹼復合物和二氯甲烷發生二次反應生成手性4-氨基谷氨酸。二氯甲烷甚至能與奧氮平、氯氮平和氧氟沙星反應，他們都有一個N-甲基哌嗪基團。也許二氯甲烷是許多化合物中都包含對稱亞甲基二胺的源頭。應該充分考慮二氯甲烷與親核試劑的反應活性。低沸點的二氯甲烷易揮發，不易儲存，在使用過程中難以達到揮發性有機化合物排放標准，使其在生產中沒有吸引力。

不要長時間儲存胺類的二氯甲烷萃取液。親核性的胺，尤其是奎寧，易和二氯甲烷反應。

四氫呋喃在酸性條件下會反應，生成開環和多聚的副產物。實驗室中用甲磺酸代替硫酸就不會生成該副產物，但20 kg規模時，發現有開環副產物。在這個條件下，二甲氧基乙烷優於四氫呋喃。四氫呋喃能和醯氯、醯溴反應。四氫呋喃和2-甲基四氫呋喃在酸性水溶液下水解速率很慢，可作萃取相。四氫呋喃和二甲氧基乙烷在氯氣存在下會聚合放熱。反應中使用2 M硼烷-四氫呋喃復合物發生過工業事故。10~50 ℃下，溶於四氫呋喃的硼烷-四氫呋喃復合物產生氫氣和硼酸三丁酯，50℃以上降解生成乙硼烷。該試劑推薦在0~5 ℃下儲存，在低於35 ℃下反應。

DMF可被酸或鹼催化，歧化生成一氧化碳和二甲胺。N-甲基吡咯烷酮和NaH在熱力學上是不穩定的。二乙氧基甲烷（DEM）在pH 2時會水解，推薦的反應條件中pH不應低於4.甲基叔丁基醚（MTBE）可在酸催化下加入叔丁醇和異丙烯生成，看起來在酸性條件下足夠穩定，可以用於後處理萃取，但40 ℃下能和濃鹽酸反應，更高溫度下能和硫酸反應。MTBE與亞硫醯胺和溴反應放熱。迴流MTBE-乙醇制備某乙酯的甲磺酸鹽時，叔丁酯從MTBE和乙酯的反應中沉澱出來。若之前的萃取液殘留MTBE，酯類的氨甲基化就很慢；副產物是異戊烯胺，由MTBE分解產物產生。硫酸介導的腈水合時，產物常常磺化。加入甲苯利於攪拌，則伯醯胺產率高；該反應條件下部分甲苯會磺化，表現為一種代替犧牲的溶劑。在仲胺存在下，使用甲基異丁基酮（MIBK）保護伯胺。

在無水的酸性條件下使用四氫呋喃時，要考慮開環形成的副產物，生產胺鹽最好用其他溶劑。

5.5 水作為溶劑

水中氫甲醯化（加氧合成過程）：產物從水相中分離，只需將反應器再充滿氣體原料。溶於磺酸鹽配體的銠催化劑被束縛在水相中，損失的那部分催化劑只有十億分之一的范圍。兩相工藝使金屬試劑在水相中溶解度很高。基於聯苯二酚和鄰二氮雜菲的磺化配體也被用於水相偶聯反應。

水加速反應

在水面上的Diels-Alder反應及芳香Claisen重排相對於無溶劑反應稍有加速，比使用其他溶劑時快。加速的原因可能是因為氫鍵，增加了極性、疏水作用和其他性質。非均相條件下，反應自始至終是懸濁液，放大時需要額外小心。預期困難時原料、產物和雜質混在一起，如果放大轉化需要加大攪拌，那麼得到的是小顆粒，使得過濾和分離更加困難。水作溶劑的條件下，Click反應，水中非酸性條件下生成四氮唑。水可加速Baylis-Hillman反應，加倍4,6-二烯酮的消除。加入少量乙醇或者DMSO可加速水中的反應，這可能是由於它們起到了與表面活性劑類似的作用。

往水中加入各種表面活性劑，可形成微乳液或膠束以促進反應。羥醛反應的表面活性劑，三甲基硅基可作為保護基防止水解。水中的Sukuzi偶聯用到聚乙二醇：聚乙二醇可作為表面活性劑或相轉移催化劑溶解金屬活性組分。表面活性劑可應用於溫和的烯烴復分解反應、Sonogashira反應、Heck反應、Suzuki反應、Negishi反應以及胺化反應。

該物質一般認為是安全的（GRAS），無毒，無需處理原料葯中殘留的相轉移催化劑。水中用相轉移催化劑催化反應後，產物可萃取到有機相，含相轉移催化劑的水相可在下次反應時套用。

水最佳的應用之一是催化極性物質的反應而無需保護基。酶通常能耐受分子中的各種官能團，許多酶能發揮最好活性的前提是介質中至少部分含有水。

水既不是萬能的，也不是完美的理想溶劑，即使不需要後處理且廉價。負責任地處理水蒸氣和回收套用的費用很大。這些後處理包括反萃揮發性溶劑、活性炭吸附及生物除污，然後再排向城市用水處理裝置。此外，如果同時使用有機溶劑後處理，會喪失水中操作的優勢。

5.6 溶劑的替代

被認為是廉價「綠色」溶劑

2-甲基四氫呋喃：有機金屬試劑的反應、萃取及相轉移催化反應

二乙氧基甲烷（DEM）

1,3-丙二醇

1,2-丙二醇：可代替2-甲氧基乙醇，食品級的已用於原料葯到葯物成品。

甘油：氮雜-Michael反應，作為轉移氫化的溶劑和試劑，也可作為還原羰基的溶劑。

當親脂性的產物單獨形成一相時，甘油和丙二醇則顯示出其優點。

當反應需要高沸點溶劑時，從產物中分離溶劑就變成一個問題。DW-therm是沸點240℃的三乙氧基硅烷的混合物，用於熱環化，該溶劑可蒸餾回收；其他高沸點溶劑（DMSO、1,3,5-三異丙基苯、礦物油及四甲基亞乙基碸）效果不能滿意。高沸點、水溶性溶劑便於萃取到水中除去。丙二醇被認為是合理的溶劑，ICH沒有對它設置限制。聚乙二醇低毒，可作為輕度瀉葯，環氧乙烷的小分子衍生物，例如1,4-二氧六環，已知是有毒的。乙二醇和它的代謝產物羥基乙酸和草酸對中樞神經系統、心臟及腎臟有毒性。

二甘醇和丙二醇物理性質相似，二甘醇毒性更大。甲氧基乙醇（或稱乙二醇單甲基醚）被禁止或限制使用。[甲氧基乙酸是甲氧基乙醇毒性最大的代謝物。最廣泛用來代替甲氧基乙醇的溶劑是1-甲氧基-2-丙醇（PGME）及1-丁氧基-2-乙醇（EGBE）。]

EPA要求生產、進口貨使用14種聚乙烯醚類用於「重要的新應用」必須提前90天通知EPA。聚乙烯醚類的清單包括乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲基醚、三甘醇二甲醚及四乙醇二甲醚（都是二甲基醚），避免使用乙二醇衍生物作為溶劑生產原料葯的倒數第二步中間體是明智的。

安全性：二乙二醇二甲醚加熱時能和金屬鈉或金屬鋁劇烈反應。NaOH介導的二甘醇在200℃下降解釀成過工業事故，估計1,2-二醇的脫水是放熱的。源於乙二醇和丙三醇溶劑中的高溫反應，應該在反應前先做個實驗室危害評估。

碳氟化合物在水中和常規有機溶劑中溶解性都不好，這一性質使其在分離和合成中得到應用。氟化的反向硅膠色譜可以用來純化氟化原料葯。全氟類烴類價格高於傳統溶劑，氟化溶劑在合成領域尚未大規模應用。三氟甲苯可以用來替代二氯甲烷，它會和強還原劑發生反應，很少應用於大規模反應。

離子液體因為其沸點較高，能夠很好地減少揮發造成的損失，被認為是一種「綠色」溶劑。在合成原料葯的最終步驟前好幾步的地方使用這些化合物，或許可以避免毒理方面的擔憂。

超臨界二氧化碳（scCO2）溶解性與正己烷相似。氫氣在scCO2中的溶解性要比在傳統溶劑中好很多，此外還證實了用於多相催化劑催化的連續非對稱氫化的可能性。原料葯中痕量的釕可以用scCO2除去，殘留的釕會被吸附在反應釜的壁上。scCO2色譜無論是用在分析分離還是制備分離中，都是非常快速和有效的。將晶體暴露在二氧化碳中，會導致晶型轉變。限制scCO2應用的主要原因是用於控制壓縮和釋放二氧化碳的設備的耗費。

5.7  無溶劑反應

在無溶劑反應中，稍過量的液體反應物作溶劑，而產物往往是非晶態的。由於反應過程中不加溶劑，反應的總量很大，這種反應在淬滅的時候，容易產生高溫。通過無溶劑反應來優化設計反應時非常有效的，特別是試圖提升反應速率，而其他方法效果都不好時。

5.8  總結與展望

溶劑的選擇需要綜合考慮各種因素，而首要的一點是保證安全。在實驗條件下，各組分的理化性質可能比溶劑的極性對反應的影響驅動力更大。當一個溶劑可以與一個比較難以除去的雜質共沸時，可用此溶劑除去這種難除的雜質。一般情況下，需要經過很多篩選實驗才能決定哪個溶劑才是某種生產過程中最理想的溶劑。

B. 分子篩除去nmp里的水一定要蒸餾嗎

在1L NMP中加入100ml無水苯，進行共沸蒸餾，收集苯和水的共沸物。將余液與氧化鋇一起搖震，濾除乾燥劑，用分餾柱進行減壓蒸餾。

C. 聚氨酯合成方法

巨型水性聚氨酯乳液[1]以水作溶劑或者作分散介質，體系中不含或含很少量的有機溶劑，異氰酸酯和多元醇縮合生成聚氨酯的乳液。 這是一類非常重要的縮聚物，水性聚氨酯乳液具有無毒、不污染環境、節能、易操作等優點，在工業上（包括黏合劑和塗料等）有著廣泛的應用。因此，它正逐步成為當今聚氨酯領域發展的重要方向。從20世紀60年代水性聚氨酯被用做塗料開發出來到80年代，美、德、日等國的一些聚氨酯產品已從試制階段發展為實際生產和應用，一些公司如德國的Bayer公司、Hoechst公司、美國Wyandotle化學公司、日本的Dic公司走在前列。國內水性聚氨酯產品品種少、性能不佳，每年仍需大量進口，因此需開發高質量的產品以滿足國內的迫切需要。由於聚氨酯的疏水性很強，必須採用新的合成方法制備PU乳液，水性聚氨酯的合成過程主要為：①由低聚物多元醇、擴鏈劑、二異氰酸酯形成中高相對分子質量的PU預聚體；②中和後預聚體在水中乳化，形成分散液。各種方法在於擴鏈過程的不同。聚氨酯乳液的制備方法有兩大類：外乳化法和內乳化法。
1.外乳化法
該方法是使用最早的制備水性聚氨酯的方法，外乳化法就是在乳化劑、高剪切力存在下強制乳化的方法，最早為Pschlack發明，1953年杜邦公司的W.yandott採用此法合成了PU乳液。其合成工藝是先將聚醚二醇和有機異氰酸酯合成PU預聚體，再以小分子二元醇或二胺擴鏈，得到PU的有機溶液，然後於強烈攪拌下，逐漸加入適當的乳化劑的水溶液，形成一種粗粒乳液，最後送入均化器，形成粒徑適當的乳液。但因該方法存在反應時間長，乳化劑用量大以及乳液顆粒粗而導致儲存性差，膠層物理機械性能不佳等缺點，目前生產基本不用該方法。後來發展起來的一種叫做低溫封蔽法制備PU乳液的方法，可減少乳化劑的用量且製得穩定性好的乳液。該方法是將端-NCO預聚體用肟、內醯胺、NaHSO3、乙醯乙酸酯等封端劑封端後，與多元胺一起分散於含乳化劑的水溶液中，形成一種穩定的PU乳液。
2.自乳化法
制備穩定的PU乳液主要是通過自乳化法，其關鍵是在聚氨酯的分子骨架中引入親水基團。親水基團是通過親水單體擴鏈而進入PU分子骨架的，它由成鹽基團和成鹽試劑組成。根據親水基團的類型用該法製得的水性PU乳液可分為陰離子型、陽離子型、兩性型和非離子型4種，其中以陰離子型佔主導地位。自乳化型PU乳液的制備工藝有很多種，制備方法主要分為丙酮法、預聚物分散法、熱熔法、酮亞胺/酮連氮法，其共同特點是首先制備相對分子質量適中、端基為NCO或封閉NCO的PU預聚體，區別主要在擴鏈過程中。目前工業生產中最為重要的方法為丙酮法和預聚體分散法(或稱預聚體混合法)。其合成工藝如下。
2.1丙酮法
丙酮法是由德國Bayer公司Ddieterich研究成功的。Ddieterich首先將聚醚或聚酯二元醇與異氰酸酯製成預聚體，加入適量的丙酮降低粘度後，用N-甲基二乙醇胺擴鏈,再加入丙酮降低粘度,然後加入離子化試劑,攪拌離子化。將離子化的PU分散到含80%丙酮、20%水的介質中，最後蒸除丙酮，即可製得粒徑為0.03～100μm的水乳型聚氨酯。丙酮法先製得含NCO端基的高粘度預聚體，再加入丙酮以降低粘度，然後用親水單體擴鏈，在高速攪拌下加入水中，通過強力剪切作用使之分散在水中，乳化後減壓蒸餾回收溶劑即可製得PU水分散體系。
安徽大學齊正旺[2]以丙酮法制備了WSPU。WSPU是一種形狀聚氨酯,一種新型的功能材料。它具有形變數大、容易加工、轉變度可調控、可降解及生物相容性好等一系列優點。制備工藝如下：在四口瓶中依次加入聚已內酯二醇（PCL）和2，4-甲苯二異氰酸酯（TDI），攪拌通氮下於80℃下反應3h,加入少量丙酮溶劑，攪拌10min後，再加入催化劑、二羥甲基丙酸（DMPA）和交聯劑三羥甲基丙烷(TMP)反應4h,即製得PU預聚體。將聚氨酯預聚體在快速攪拌下加入三乙胺5min,隨後加入計算量水乳化，10min後減壓抽去丙酮，製得固含量為30%WSPU乳液。對WSPU處理加工進行樣品測試。最後得出合成PCL分子量在5000時,乳液性能穩定,它的形狀記憶恢復率達到95%。
四川理工學院張發興，衛曉利[3]先合成親水擴鏈劑DHPA，然後制備磺酸型WPU微乳液。其合成工藝為：將一定量的Ng210和IPDI加入裝有冷凝迴流管、電動攪拌和溫度計的四口燒瓶中，加適量催化劑二月桂酸二丁基錫，升至所需溫度反應一定時間，用二正丁胺（已標定）滴定法測定預聚體中NCO-的含量是否達到理論值（若達到理論值則停止預聚反應，未達到理論值則繼續反應直到達到理論值為止），降至合適的溫度，加入一定量的N-甲基-2-吡咯烷酮溶解的DHPA反應一定時間,加入少量丙酮稀釋,經三乙胺中和,在快速攪拌條件下加去離子水進行分散,最後減壓蒸餾除去丙酮,得到穩定的磺酸型WPU微乳液。相對於常規的羧酸型WPU微乳液，磺酸型WPU微乳淮具有更高的固含量和更低的表面張力，且具有較好的低溫、高溫及室溫穩定性。
山東大學王翠,吳佑實,吳莉莉[4]採用丙酮法制備了水性聚氨酯乳液。其合成工藝如下：在裝有電動攪拌器、迴流冷凝管、溫度計、氮氣進出口的500ml四口燒瓶中，加入110℃真空脫水的聚酯二元醇，在60℃是加入計量的MDI丙酮溶液反應10～20min,然後加入DMPA的DMF溶液，攪拌5～10min後向其中加入剩餘MDI,滴加催化劑,繼續保溫反應50～90min，待反應至—NCO含量達理論值時（正丁胺滴定法測定），加入TEA成鹽。待體系中異氰酸酯含量少於0.2%時反應結束，取出降溫至30℃以下，然後將一事實上量的水快速加入體系中並高速攪拌1h。若要再度進行擴鏈，則在加水前加入乙二胺。最後，減壓蒸餾脫去低沸點溶劑（丙酮）即得水性聚氨酯成品。
丙酮法制備水性PU的優點是反應易於控制，重復性好，乳液粒徑易控制，乳液質量高，是目前使用最多的方法之一，尤其是PU分子量大時耗費大量的有機溶劑且難以回收，工藝復雜、成本高。危險性大。
.2預聚體分散法
該方法是近年來發展起來的。它是先將親水單體引入到聚合物中，離子化，製得含離子鍵的PU預聚物，然後將其分散到水中，形成預聚物乳液，最後用二胺在水相中進行擴鏈而製得PU乳液。該方法工藝簡單，無需大量的有機溶劑，可製得有支化度的PU乳液，但僅限於特殊的端-NCO預聚物，此預聚物主要由低活性的脂肪族異氰酸酯製得的預聚體。
德國Bayer公司的一項專利里報道,將丙氧基化2-烯-1,4-丁二醇與亞硫酸氫鈉的加成物(Mw301)15.2g於80℃加入到聚乙二醇酯二醇（Mw2143）429g中，混合物均勻加入87.5gMDI,80℃反應至NCO含量為1.6%得到含磺酸鈉基團的聚氨酯預聚體，將該預聚體在濃度為2.3%的乙二胺基異磺酸鈉水溶液842g乳化得到固含量為38%粘度為8pa·s的聚氨酯乳液。
陝西科技大學吳雄虎，楊承傑，丁紹蘭[5]採用異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）、聚環氧丙烷二醇(PPG)、聚已二酸丁二醇酯多元醇（PTAd）、四氫呋喃聚醚多元醇（PTMG）和二羥甲基丙酸（DMPA）等為原料，採用預聚體分散法，合成了水性聚氨酯皮革光亮劑。合成工藝如下：在裝有電動攪拌器、迴流冷凝器、溫度計、氮氣裝置的四口燒瓶中，加入低聚物多元醇、IPDI和少量的催化劑,在氮氣的保護下於一定溫度下反應2h左右，至NCO含量接近理論值時,加入DMPA、TMP繼續反應2h左右，至NCO含理達理論值，得到預聚體，降溫至50℃，加入計量的TEA和適量的丙酮，充分攪拌後，倒出預聚體，在高速剪切下，加水乳化後，加入乙二胺擴鏈，得到陰離子水性聚氨酯分散液。最後減壓蒸出丙酮。
中國科學院杜輝，趙雨花，王軍威[6]等採用預聚體分散法制備了一系列聚碳酸酯二醇（PCDL）型水性聚氨酯（WPU）膠粘劑。其合成方法如下：將PCDL和含磺酸基的聚酯二醇加入到裝有機械攪拌器、溫度計和迴流冷凝管的四口燒瓶中，於100～120℃真空脫水至含水量低於0.5%；然後在50～60℃條件下加入計量的異氰酸酯和溶劑丙酮，並維持此溫度反應一段時間後，加入1，2-二羥甲基丙酸（DMPA）和1，4-丁二醇（BDO）繼續反應；待反應液中-NCO含量與設計值基本相符時，加入TEA中和羧基，之後加入蒸餾水強烈攪拌進行乳化分散，並加入乙二胺進一步擴鏈；最後，減壓脫除丙酮，即製得PCDL型WPU乳液膠粘劑。
四川大學成豐，向玲，於劍昆[7]等預聚體分散法，以二羥甲基丙酸（DMPA）、蔗糖為親水鏈劑和交聯劑制備了一種種鞋用水性聚氨酯膠黏劑（WBPU）。WBPU合成工藝如下：將已脫水的聚乙二醇（PEG-1000）、二羥甲基丙酸的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液（DMPA/NMP，1/1W/W），加入到裝有攪拌機、迴流冷凝管、水銀溫度計、氮氣進出口的四口燒瓶中，溫度調至60℃後，再加入異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）及不得催化劑-M，在氮氣保護下，待體系混勻反應0.5h後,加熱升溫至80℃均勻攪拌反應2h,然後，溫度降低至60℃，再逐步加入1，4丁二醇以及蔗糖，反應1h後，加入計量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550），反應過程中視體系粘度大小加入適量乙酸乙酯，當NCO值達到理論值終止反應（二正丁胺滴定法判斷反應終點），得到聚氨酯預聚體。將降溫至（255℃）的聚氨酯預聚體加入到三乙醇胺（TELA）的水溶液剪切乳化，整個乳化過程在冰水浴進行，待攪拌均勻後，另入三乙胺進行中和成鹽，剪切乳化反應40min，最後減壓蒸餾脫除溶劑，得到固含理為50%左右的水性聚氨酯乳液。
綜上所述採用預聚物混合法制備的水性聚氨酯其工藝相比丙酮法簡單，是無須使用有機溶劑。使成本降低，但產品質量不如丙酮法，且只適用於脂肪族水性聚氨酯的合成。
2.3熔融分散法
這是無溶劑制備水性聚氨酯的方法。熔融分散法[8]是指把異酸酯的加聚反應和氨基的縮聚反應緊密地結合起來，先合成含親水基團的端異氰酸酯的預體，然後在高溫下（130℃）和過量的脲反應生成縮二脲，再在甲醛水溶液中反應進行羥甲基化，得到高分子量的聚氨酯。該法能耗較高。
2.4酮亞胺和酮連氮法
酮亞胺和酮連氮法[9]是指預聚體與被酮保護了的二元胺(酮亞胺體系)或肼(酮連氮體系)混合後,再用水分散,分散過程中酮亞胺、酮連氮以一事實上速率水解，釋放出遊離二元胺或肼與分散的聚合物微粒反應，得到的水性聚氨酯-脲具有良好的性能。該法制備的塗膜較好。
3.結語
此外，PU乳液的合成方法還有與水直接混合法、固體自發分散法等。以上各種方法都有各自的優缺點，相比較而言，丙酮法成熟一些，由於預聚體分散法合成工藝簡單，所以預聚體分散法的前景更好。水性PU的發展日新月異,總的發展趨勢是向高性能、低成本方向發展。國外各大公司對PU乳液產品的品種、數量、性能等都作了大力地開發。國內PU乳液的研製開發水平相對較低,主要是受到國內化工基礎薄弱的限制。我們應該在基礎原料生產和產品研製開發上向國外靠攏,大力研製開發新品種,提高國內PU乳液生產的能力和合成工藝水平。

D. N-甲基吡咯烷酮是危險品嗎

N-甲基吡咯烷酮，簡稱NMP，是非危險品，包裝方式一般是鍍鋅桶或是聚乙烯鋁桶，是一種極性溶劑，在鋰電池行業多用作塗布機溶劑，一般可以回收利用。我公司就是做鋰電NMP回收設備，及廢液提純的。

E. NMP (N 甲基吡咯烷酮) 遇水後為何會放熱 請問生產什麼東西

主要是NMP中有可以與水形成氫鍵的條件的緣故，從有版機化學式中可以看出NMP有C=O雙鍵，這樣導致氧權原子的電負性很強，就會親水，一但和水形成氫鍵就會放出熱量，形成C=O---H+---OH-這樣的鍵，使得鍵能更加穩定，所以一般nmp與水形成的溶液會更難揮發，因為破壞氫鍵需要更多的能量。

F. NMP是什麼物質有什麼特性有毒嗎如果有毒那對人身體危害有哪些

一、「NMP」是N-甲基吡咯烷酮，有一定的毒性。

二、N-甲基吡咯烷酮對人體的危害

「NMP」可經由皮膚吸收、呼吸及吞下進入人體，急性吸入100-200ppm時，會刺激鼻、喉、皮膚、眼睛，更高濃度可能抑制中樞神經，引起頭痛、惡心。極高濃度則可能導致意識喪失，甚至死亡，長期接觸皮膚則會對神經、肝及皮膚造成影響。

三、N-甲基吡咯烷酮的特性

「NMP」通常是由γ-丁內酯和甲胺合成，可作為泛用溶劑或化學合成製程之中間體，在常溫下為無色、具微氨味的透明液體。「NMP」易溶於水，能溶解大多數有機與無機化合物、極性氣體、天然及合成高分子化合物。

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1、「NMP」的水分測試方法

「NMP」的水分測試的儀器為庫倫法微量水分測定儀、分析天平、10mL注射器，試劑為卡爾--菲休試劑。反應原理是：基於有水時，碘被二氧化硫還原，在吡啶和甲醇存在的情況下，生成氫碘酸吡啶和甲基硫酸氫吡啶。

2、「NMP」的密度測試方法

NMP」的密度測試的儀器為電導率儀、10ml注射器 ，試劑為無水乙醇。反應原理是：通過物體振盪法測量密度。密度與U形振盪管有函數關系，測得待測樣品的振盪周期T可計算得密度值。

G. NMP是什麼

NMP，中文別名：N-甲基吡咯烷酮。

1-甲基-2吡咯烷酮；N-甲基-2-吡咯烷酮。無色透明油狀液體，微有胺的氣味。揮發度低，熱穩定性、化學穩定性均佳，能隨水蒸氣揮發。有吸濕性。

對光敏感。易溶於水、乙醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯、氯仿和苯，能溶解大多數有機與無機化合物、極性氣體、天然及合成高分子化合物。

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性質與穩定性：

1、無色液體，有氨水氣味，該產品毒性較小。它可與水混溶，可溶於大多數有機溶劑，例如乙醚和丙酮。它可以溶解大多數有機和無機化合物，極性氣體，天然和合成聚合物化合物。

2、化學性質，在中性溶液中相對穩定。在4％的氫氧化鈉溶液中放置8小時後，水解發生率為50％至70％。在濃鹽酸中逐漸發生水解，形成4-甲基氨基丁酸CH3NH（CH2）3COOH。由於羰基的反應，可以形成縮酮或硫代吡咯烷酮。