基本介紹
- 中文名：羥乙基乙二胺
- 外文名：2-(2-aminoethylamino)ethanol，N-(2-aminoethyl)ethanolamino，Aminoethylethanolamine，Monoethanolethylenediamine，N-hydroxyethyl-1,2-ethylenediamine，AEEA
- 別名：固化劑1號、N-（2-氨基乙基）乙醇胺、120固化劑、氨乙基乙醇胺、β-羥乙基乙二胺、β-羥乙基二胺
- 化學式：C4H12ON2
- 分子量：104.15
- CAS登錄號：111-41-1
- EINECS登錄號：203-867-5
- 熔點：-28 ℃
- 沸點：238 至 240 ℃(204.41 kPa)
- 水溶性：溶於水
- 密度：約 1.0304 g/cm
- 外觀：氨氣味的淺黃色至黃色粘稠液體
- 閃點：125 ℃(閉杯)
- 套用：常用於環氧樹脂固化劑等
- 安全性描述：S26、S45、S36/S37/S39、S53
- 危險性符號：C：corrosive；T：toxic(腐蝕品、有毒)
- 危險性描述：R34、R43、R61、R62
- UN危險貨物編號：2735
- MDL號：MFCD00008170
- RTECS號：KJ6300000
- BRN號：506012
- PubChem號：24847789
研究簡史,理化性質,物理性質,化學性質,製備方法,環氧乙烷法,氯乙醇法,乙二醇法,純化方法,套用領域,表面活性劑,緩蝕劑,固化劑,CO2吸收劑,醫藥生產,安全信息,環境危害,健康危害,危害防治,安全標誌,毒理資料,儲存運輸,檢測方法,化學法,色譜法,
研究簡史
1963年，日本乳化劑公司是日本羥乙基乙二胺產業化的先行廠家，同時期四日市合成公司也生產該品。1997年日本合計產量為1200噸，同時向以美國聯碳公司為主，包括德國巴斯夫公司和原貝羅爾公司（現阿克蘇諾貝爾公司）這些國外企業進口300噸。
中國在1992年底，採用輕業部日用化學工業科學研究所開發的先進技術在山西省長治高新技術產業開發區的高新技術企業——長治桑尼精細化工公司建成一套年100噸規模的批量生產裝置試車成功並投入正常運行。1993年6月28日通過部級專家鑑定。
理化性質
物理性質
氫給體數：4
氫受體數：3
可旋轉鍵數：6
拓撲分子極性表面積：58.28
logP：-1.54
羥乙基乙二胺立體結構
燃燒熱：55.4 kJ/mol
溶解熱：-2 cal/g；-0.1×10 J/kg
汽化熱：116 cal/g
自燃溫度：368℃
2溶解度的影響" style="float: right;" picsrc="8c1001e93901213fb80e0e6abbae21d12f2eb9383f79" data-layout="right" width="914" height="565" url="/img/7/185/vMWaw9SbvNmLz9mYlNmYu4GZj5yZtl2ai9yL6MHc0RHa.jpg8c1001e93901213fb80e0e6abbae21d12f2eb9383f79?x-bce-process=image/resize,m_lfit,w_220,h_220,limit_1/format,f_auto" compressw="220" compressh="135" data-mode="" useredit="1" />折射率：1.4861
等張比容（90.2K）：265.017
極化率（10 cm）：11.594
表面張力：41.267 dyne/cm
摩爾折射：29.245
摩爾體積：104.562 cm/mol
蒸汽壓（25℃）：0.007 kPa
黏度（20℃）：141 cp
揮發性：比乙二胺小
溶解性：溶於乙醇、水和芳族溶劑，易吸濕，微溶於乙醚，與環氧樹脂相溶性好
化學性質
羥乙基乙二胺為有機鹼類化合物，分子中同時含有活潑的氨基和羥基，有較強極性，化學性質與乙二胺相近，同時也有普通醇的化學性質，具有多功能性，可以同時與無機酸、有機酸和多種有機化合物成鹽、氨解、酯化和縮合等反應，生成多種衍生產品。
乙二胺系列衍生物
AEEA合成哌嗪化合物
在製備時，羥乙基乙二胺可以自環化為1,4-二甲基哌嗪，在催化劑和高溫條件下，更有利於該反應的發生。
AEEA自環化反應
此外，在加熱條件下與尿素反應，或者與二氧化碳在Al2O3催化下，250℃反應，可以得到羥乙基亞乙基脲。
AEEA合成脲衍生物
同時，羥乙基乙二胺可以與多種基團發生取代反應並結合在一起，包括酚羥基、鹵素、酸酐和酯基。
分解產物：二氧化碳，氮氣以及一些刺激性和有毒的煙霧和氣體如一氧化碳，氮氧化物等。
製備方法
合成羥乙基乙二胺的方法有：
- 乙醇胺和乙二胺催化縮合；
- 乙二胺與氯乙醇在水或甲醇中縮合；
- 乙醇胺和氨氣及氯氣在高溫高壓催化合成；
- 乙醇胺與二氧化碳和水反應；
- 乙二胺與環氧乙烷縮合；
- 乙二胺與乙二醇催化合成。
其中環氧乙烷法最為常用，收率最高，但這些方法都有無法完全反應以及副產物的分離問題。
環氧乙烷法
合成羥乙基乙二胺
生產工藝：在縮合反應釜中，先投入122份乙二胺和氫氧化鉀。充氮驅盡釜內空氣，並加熱脫水。然後升溫至160~180℃，於0.49~0.78 MPa壓力下分批加入44.4份環氧乙烷，乙二胺和環氧乙烷用量約2:1（mol），氫氧化鉀約占二者重量的0.3~0.5%。反應完畢，蒸餾回收未反應的乙二胺，減壓蒸餾收集235~240℃/204.41 kPa餾分得到羥乙基乙二胺。
優點：能與胺直接接觸反應，無需添加助劑，工藝流程短，操作簡單，粗產品易於提純，明顯優於氯乙醇法，工業生產大多使用該法。
缺點：環氧乙烷為易燃易爆氣體，使用時有一定危險性，副反應生成二羥乙基乙二胺。
生產技術：環氧乙烷汽化鼓泡間歇反應和環氧乙烷汽化進行快速接觸反應兩種。前者反應過程中反應產物不斷同過量的環氧乙烷接觸會引起串聯反應，生成各種羥基化產物，導致產品收率低，原料消耗高，生產成本高，而且產品質量差。後者採用少量催化劑在“溢流式”反應器內使反應在乙二胺液體內部進行快速瞬時接觸反應，而反應產物又立即脫離反應區，最大限度地避免了多羥乙基串聯反應的發生。
環氧乙烷汽化進行快速接觸反應法工藝流程
氯乙醇法
在500 mL三口燒瓶中加入80 g 75%的乙二胺水溶液（工業品），油溶加熱至100℃，攪拌下滴加80.5 g氯乙醇，控制滴加速度，使此放熱反應維持一定的溫度。滴完氯乙醇後，再攪拌反應0.5-1 h。冷卻至60℃，加入40 g固體氫氧化鈉，攪拌20 min，加入100 mL甲醇，混合。過濾，用50 mL甲醇洗滌濾餅。合併濾液和洗液，減壓（10 mmHg）蒸餾，收集122-123℃餾分，約可以得到30 g產品，收率29%。
該法產品中主要為44-45%的二羥乙基乙二胺和28.5-34%的羥乙基乙二胺。
優點：原料價格低廉，設備要求簡單，操作安全。
缺點：反應中會產生大量的NaCl鹽溶在水中（氯乙醇為32%水溶液），致使後續分離困難，工藝流程加長，且產品顏色深，質量較差。
乙二醇法
以乙二胺和乙二醇為原料，在催化劑存在下，進行分子間脫水縮合生成羥乙基乙二胺，具體包括如下步驟：將乙二胺與乙二醇投入高壓反應釜內，投入催化劑；高壓釜試漏無誤且氣體置換完成後，通入氫氣至氫氣壓力為0.5‑10.0 MPa；開啟攪拌，升溫至100‑250℃，進行分子間脫水縮合；反應結束後，排氣，打開高壓釜，過濾，將催化劑與物料進行分離；將反應料液進行減壓精餾，收集溫度區間為136‑140℃的樣品，即得羥乙基乙二胺。
其中催化劑由鎳骨架元素和其他負載型輔助元素組成。鎳骨架中使用的金屬是銅或鎳，其他助劑元素是鐵、錳、鋅、鉻、鋯、鈷等中的至少一種。
優點：工藝操作簡單，原料價格更低更安全，無需溶劑，轉化率高，選擇性好，後處理簡單，產物只有羥乙基乙二胺及水，環境友好。
純化方法
套用領域
可用作油漆和塗料工業中光穩定劑和硫化促進劑的生產原料、將氨基進行羧化後生成金屬離子螯合劑、作為洗滌劑清洗鋅白銅（銅鎳鋅合金）硬幣防止變褐、潤滑油添加劑（可直接和甲基丙烯酸共聚物一起作防腐劑和油污分散劑）、合成樹脂如水性乳液塗料、紙施膠劑和頭髮噴霧等。在石油化工等方面也有一定用途。
表面活性劑
作為表面活性劑原料，可以生產性能優良的各種香波、浴液和個人及工業用清洗劑的兩性咪唑啉類表面活性劑，同時也能生產防腐緩蝕效果好，乳化能力強，分散性能好的陽離子咪唑啉表面活性劑。
烷基咪唑啉系列兩性型表面活性劑。具有優良的泡沫性和潤濕性、對pH變化的穩定性、低毒、生物降解完全、對皮膚和眼睛無刺激性。用於嬰兒香波的組分。也用於化妝品中。由乙二胺用脂肪酸進行醯化，生成醯胺，再與環氧乙烷反應製得。也可由脂肪酸與氨乙基乙醇胺反應製得。烷基咪唑啉和其水解產物醯胺基胺經磺化和硫酸化反應可製得多種烷基咪唑啉衍生物系列的表面活性劑。
緩蝕劑
1971年6月，中國南煉與南京化工學院、四川石油煉製研究所組成的攻關組在改進1011型緩蝕劑的溶解性能研究中，最終選出了用羥乙基乙二胺為原料之一合成緩蝕劑1017。合成過程中使用羥乙基乙二胺與油酸反應合成羥乙基咪唑啉，產物再與環氧丙烷反應生成多氧烷基咪唑啉，最後加33%油酸複合成為多氧烷基咪唑啉油酸鹽。在實際使用中稱其為1017-5緩蝕劑，該緩蝕劑適用於PH為8-9的環境中，是一種油溶性好，緩釋率較高的緩蝕劑。與法國PR相比，其對鐵離子的緩釋率相差不多，而在相變部位，也就是腐蝕最嚴重的部位，則顯著地比法國PR高得多。
固化劑
常用作固化劑、潤濕劑，可廣泛用於粘接各種金屬和非金屬，配製防腐環氧塗料及化學灌漿劑等。作為固化劑主要和環氧樹脂一起復配，如用於非金屬和金屬的粘接，也可用於機械、電器零部件和電纜接頭的澆鑄。固化劑的使用活性期在20℃約25 min，固化速度比乙二胺慢一倍左右，並具有增塑作用。
2吸收劑">CO2吸收劑
和煙氣脫硫一樣，有機胺洗滌一直是煙氣捕捉分離CO2的首選方法，該技術在十九世紀開始被使用。近期有研究表明，在相同濃度條件下，羥乙基乙二胺對二氧化碳的吸收能力大於乙醇胺，但其解吸能力較弱，因此其吸收二氧化碳的效果更好。AEEA在捕獲二氧化碳過程中分解產生了：質子氨、難解吸的胺基甲酸鹽、易解離的HCO3與CO3等。
醫藥生產
作為有機合成中間體，是抗癌藥米托蒽醌（Mitoxantrone）的側鏈。在合成1,4,5,8-四羥基蒽醌後，滴加羥乙基乙二胺並不斷攪拌就可以合成米托蒽醌的粗產品，產品為糊狀黏稠液體。
米托蒽醌的合成
安全信息
原料乙二胺為易燃、有毒的強鹼性腐蝕品，生產車間最高允許濃度為0.001%；環氧乙烷對中樞神經系統有麻醉作用，對黏膜有刺激作用，對細胞原漿有毒害作用，空氣中最高允許濃度為0.001 g/m。生產設備應密閉，防止冒、漏。操作人員應穿戴勞保用品，車間內加強通風。
當加熱時，蒸汽可能與空氣形成爆炸性混合物：室內、室外和下水道有爆炸危險。
環境危害
可快速生物降解：暴露時間為28天，生物降解性大於97%，理論需氧量2.77 mg/mg，化學需氧量1070 mg/g。
潛在生物富集可能性較低：生物富集係數小於3.7（測試對象：鯉魚；測試時間：42天）。
土壤中的潛在遷移性很高（分配係數Koc估計為3.5），在天然水體或濕地中揮發不是其消解的重要途經。
不具備有高持久性和高生物蓄積性。
未被列入蒙特婁協定清單上，不會消耗臭氧層。
健康危害
吸入：可引起嚴重的呼吸道刺激，引致喉嚨痛、咳嗽、呼吸短促和遲發性肺水腫。造成呼吸道化學灼傷。吸入可能導致肺水腫。可能引起全身影響。應急措施：立即尋求醫療援助。立即轉移至新鮮空氣中。如果呼吸困難，給氧。不要進行口對口呼吸。如呼吸已停止，應使用氧氣及適當的機械裝置（如呼吸袋及口罩）進行人工呼吸。
皮膚：引起皮膚燒傷。如果經皮膚吸收可能是有害的。可能引起皮疹（在較輕的情況下），冷和潮濕的皮膚和發紺或蒼白的顏色。應急措施：立即尋求醫療援助。立即用大量肥皂和水沖洗皮膚至少15分鐘，同時脫掉被污染的衣服和鞋子。重複使用前要清洗衣物。破壞污染的鞋子。
眼睛：引起眼灼傷。可能引起化學性結膜炎和角膜損傷。應急措施：立即尋求醫療援助。不要讓受害者摩擦或閉上眼睛。需要不停沖洗（至少30分鐘）。
攝入：可能對消化道造成嚴重和永久性的損害。導致胃腸道灼傷。可能引起消化道穿孔。可能引起全身影響。應急措施：不可誘導嘔吐。如果患者是清醒和警覺的，給2-4杯牛奶或水。切勿將任何東西口服給失去知覺的人。立即尋求醫療救助。
危害防治
消防措施：這種化學物質是可燃的。火災可能產生刺激性、腐蝕性和/或有毒氣體。滅火要求戴自給式呼吸器，MSHA/NIOSH（經認證或等效的），和完整的防護裝備。容器受熱可能爆炸。滅火介質可以使用水，乾冰，化學泡沫，或抗酒精泡沫。用大量的水冷卻容器直到火被撲滅。
泄漏處理：用惰性材料（如乾沙或土）吸收溢出物，然後放入化學廢物容器中。避免徑流進入雨水下水道和通向水道的溝渠。立即清理泄漏物，使用適當的防護設備。清除所有火源。提供通風。
安全標誌
信號詞：危險！
毒理資料
低毒，毒性比乙二胺可降低6~7倍，在相同條件下，揮發至空氣中形成蒸氣通過呼吸道而引起中毒的可能性比乙二胺小3500倍，對皮膚和結膜的刺激性也遠小於乙二胺。
毒性類型 | 測試類型 | 接觸途徑 | 測試物種 | 劑量/時間 |
|---|---|---|---|---|
急性毒性 | LD50（半數致死量） | 經皮 | 大鼠 | 2250 mg/kg |
急性毒性 | LD50（半數致死量） | 腹腔注射 | 大鼠 | 120 mg/kg |
急性毒性 | LD50（半數致死量） | 皮下 | 大鼠 | 2250 mg/kg |
急性毒性 | LD50（半數致死量） | 靜脈注射 | 大鼠 | 417 mg/kg |
急性毒性 | LD50（半數致死量） | 經口 | 小鼠 | 3550 mg/kg |
急性毒性 | LD50（半數致死量） | 經口 | 兔 | 2 mg/kg |
急性毒性 | LD50（半數致死量） | 經皮 | 兔 | 3560 μL/kg |
急性毒性 | LD50（半數致死量） | 經口 | 豚鼠 | 1500 mg/kg |
急性毒性 | LD50（半數致死量） | 經皮 | 豚鼠 | 1800 μL/kg |
刺激性 | 開放性刺激試驗 | 經皮 | 兔 | 10 mg/24 h |
刺激性 | 開放性刺激試驗 | 經皮 | 兔 | 445 mg |
刺激性 | 標準眼刺激實驗 | 入眼 | 兔 | 50 mg |
遺傳毒性 | 微生物突變性 | 沙門氏菌 | 2800 μg/plate |
儲存運輸
用200 kg塗塑鐵桶包裝。密封儲存於陰涼、乾燥、通風處。儲存期為1年。
檢測方法
化學法
稱0.5 g試樣（準確至0.0002 g）放入三角燒瓶中，加1~2滴甲基橙指示劑和25 mL蒸餾水，用0.5 mol鹽酸標準溶液滴定至溶液呈橙紅色。
總胺值（%）=
式中V為鹽酸標準溶液的用量，mL；c為鹽酸標準溶液的摩爾濃度，mol/L；G為試樣質量，g。
色譜法
1.色譜操作條件
色譜柱：2400×3 mm不鏽鋼柱
固定相：5.7%OV-3塗於405矽烷化載體（60~80目）
柱溫：123℃
檢測器溫度：160℃
汽化室溫度：170℃
載氣：氮氣，44 mL/min；氫氣，37 mL/min；空氣，500 mL/min
靈敏度（衰減）1：5000
2.定性方法：採用純樣對照法，用保留值定值。
經稀釋的粗產物中各成分的保留值：乙醇30 s，乙二胺 48 s，羥乙基乙二胺306 s。由於採用火焰離子化檢測儀，樣品中的水不出峰。副產物沸點很高，也不流出。
3.定量方法：採用外標法定量。以峰高作定量參數。
①標準樣的配製及線性範圍的測定：於稱量瓶中準確稱取0.1~0.2 g羥乙基乙二胺純品（精確至±0.0002 g），用注射器注入適量無水乙醇，搖勻後立即稱重，則得到已知AEEA含量的標準樣。為避免乙醇、乙二胺的揮發及AEEA的吸濕，稱量瓶應帶膠蓋，標準樣配好後，將瓶口密封即可備用。
用n種不同濃度的標準樣，在前述條件下測定線性範圍（進樣量：0.8 μL）。
標準樣中AEEA含量，% | AEEA峰高，mm | ||
（一） | （二） | 平均值 | |
4.38 | 15.7 | 15.8 | 15.8 |
4.98 | 19.3 | 20.0 | 19.7 |
10.62 | 39.0 | 39.1 | 39.1 |
15.23 | 57.5 | 57.8 | 57.7 |
19.91 | 72.7 | 74.0 | 73.4 |
24.93 | 84.2 | 82.1 | 83.2 |
②被測樣的準備：粗產物、前餾分、目的餾分在室溫下是液體，釜底物在室溫下是固體。
將各類樣品用無水乙醇準確稀釋至所需樣品濃度（粗產物與目的餾分為15%左右，前餾分與釜底物為20%左右）。
③測定步驟及計算
Ⅰ粗產物及目的餾分：用微量注射器分別注入0.8 μL 15%左右的標準樣和經稀釋的被測樣，測量AEEA峰高。按
計算。
式中：h稀——經稀釋的被測樣色譜圖中AEEA峰高，mm；
h標——標準樣色譜圖中AEEA峰高，mm；
W原樣——原被測樣占稀釋後樣品的質量百分比。
Ⅱ前餾分：分別注入0.8 μL 5%左右的標準樣和經稀釋的被測樣，測量AEEA峰高。由於前餾分中AEEA含量很低，需適當加大進樣量，使其與標準樣色譜圖中AEEA峰高儘量接近。按
計算。
式中：V稀——經稀釋的被測樣的實際進樣量，μL；
h稀×（0.8/V稀）——相當於經稀釋的被測樣進樣0.8 μL時其色譜圖中AEEA的峰高，mm。
Ⅲ釜底物
操作條件：柱溫：200設施；氣化室溫度：230℃；檢測器溫度210℃。
其他操作條件與前述相同。在該操作條件下，分別注入0.8 μL 5%左右的標準樣和適量經稀釋的被測樣，測量AEEA峰高。由於釜底物中AEEA含量也很低，所以，在不影響分離效果的前提下，應適當加大被測樣的進樣量，使被測樣與標準樣色譜圖中AEEA峰高儘可能接近。按Ⅱ中的式子計算含量。
在紡織染整助劑、柔軟劑類產品中，按照HGT 5664-2019標準所提供的方法，其測定低限為5.0 mg/kg。
