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二甲基甲酰胺是聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈和聚酰胺等多种聚合物的良好溶剂。可用于聚丙烯腈纤维等合成纤维的湿法纺丝和聚氨酯的合成；用于塑料薄膜制作；也可用作脱漆剂，去除油漆；它还可以溶解一些低溶解度的颜料，使颜料具有染料的特性。

二甲基甲酰胺用于C4馏分中丁二烯和C5馏分中异戊二烯的芳烃萃取、分离和回收。它也可用作从石蜡中分离非烃组分的有效试剂。

对间苯二甲酸和对苯二甲酸的溶解度具有良好的选择性：间苯二甲酸在二甲基甲酰胺中的溶解度大于对苯二甲酸。二者可通过溶剂萃取或在甲酰胺中部分结晶来分离。

在石油化工行业中，二甲基甲酰胺可作为气体吸收剂用于分离和精制气体。主要用于生产湿合成革，作为聚氨酯行业化学书籍洗涤用固化剂；作为腈纶行业的溶剂，主要用于腈纶干法纺丝；电子工业中镀锡零件的淬火和电路板的清洁；其他行业包括危险气体载体、药物结晶溶剂、粘合剂等。

在有机反应中，二甲基甲酰胺不仅广泛用作反应溶剂，而且是有机合成的重要中间体。可用于农药工业生产杀虫脒；在医药工业中，可用于合成碘胺嘧啶、强力霉素、可的松、维生素B6、碘甙、祛珠精、噻二嗪、N-甲酰肉瘤赖氨酸、抗肿瘤酸、甲氧基芳香芥子气、边氮芥子气、环己基硝基脲、呋喃氟脲嘧啶、止血酸、倍他米松、甲羟孕酮、，胆汁维生素、扑尔敏和磺胺类药物。

二甲基甲酰胺在加氢、脱氢、脱水和脱卤化氢反应中起催化作用，降低了反应温度，提高了产品纯度。

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