一种二硫化二己内酰胺秋兰姆及其制备方法和应用与流程

    专利查询2025-04-03  61


    本发明涉及一种二硫化二己内酰胺秋兰姆,还涉及其制备方法及作为橡胶助剂的应用,属于化工和橡胶助剂。


    背景技术:

    1、近年来,随着橡胶加工业的快速发展,国内汽车工业、通讯产业的迅猛发展,带动橡胶加工业快速增长,给橡胶助剂行业的发展提供了前所未有的良好机遇。入世以来,我国橡胶促进剂产品的生产虽然已有大幅度提高,但在产品内在质量及“绿色”环保技术等方面仍存在很大差距,尤其是国际上对某些促进剂产品在橡胶加工过程中易产生有害物质亚硝胺的毒性问题日益重视,有关亚硝基化合物的生成、影响等课题研究成为全球橡胶促进剂领域的热点话题,因此新的橡胶促进剂也多为替代产生亚硝胺的促进剂品种。目前国外研究的能够产生致癌物亚硝胺的硫化促进剂有二硫代氨基酸盐类如 pz、zdc、zdbdc、nbc等 ;次磺酰胺类如 nobs、debs 等 ;秋兰姆类如 tmtm(一硫化四甲基秋兰姆)、tmtd(二硫化四甲基秋兰姆)、tetd(二硫化四乙基秋兰姆)、tbtd(二硫代四丁基秋兰姆)等;硫脲类如etu、detu等。鉴于此,目前全球许多限制性法规相继出台,如德国早在 1982 年就颁布法规控制亚硝胺含量,美国、日本、法国、英国也积极开发不产生亚硝胺的新型硫化促进剂,并相继停止使用产生亚硝胺的硫化促进剂。因此,开发环保型硫化促进剂是十分必要的。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供一种二硫化二己内酰胺秋兰姆,该化合物可以作为橡胶硫化促进剂使用,在使用的过程中不存在目前的秋兰姆类促进剂存在的毒性问题,是一种新型的环保橡胶硫化促进剂。

    2、本发明提供的二硫化二己内酰胺秋兰姆,具有下式ⅰ所示的结构式:

    3、

    4、上述二硫化二己内酰胺秋兰姆外观为白色至浅黄色粉末,熔点为137-140℃。

    5、本发明还提供了上述二硫化二己内酰胺秋兰姆的制备方法,该方法包括以下步骤:

    6、(1)将己内酰胺和二硫化碳在溶剂中进行反应,生成式ⅱ所示的己内酰胺二硫代氨基甲酸;反应式如下:

    7、

    8、(2)向步骤(1)的反应液中滴加过氧化氢溶液,反应得到二硫化二己内酰胺秋兰姆;反应式如下:

    9、。

    10、进一步的,步骤(1)中,己内酰胺和二硫化碳的用量关系为:己内酰胺100-120重量份,二硫化碳74-96重量份。优选的,己内酰胺100重量份,二硫化碳75重量份。

    11、进一步的,步骤(1)中,所述溶剂为水、5-80wt%的乙醇水溶液或它们的组合。乙醇水溶液的浓度可以为5wt%、10wt%、15wt%、20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%、80wt%。溶剂的目的是作为反应介质,其用量可以根据实际需要进行调整,例如溶剂的质量可以为己内酰胺和二硫化碳总质量的2-5倍。

    12、进一步的,步骤(1)中,先将己内酰胺和溶剂混合均匀,然后再向混合液中滴加二硫化碳。

    13、进一步的,步骤(1)中,己内酰胺和溶剂在室温下混合。

    14、进一步的,步骤(1)中,二硫化碳在低温下滴入混合液中,在滴加的过程中,控制混合液的温度为5-15℃,滴加时间一般为15-30分钟,滴完后在此温度下继续保温反应0.5-1h。

    15、进一步的,步骤(2)中,过氧化氢溶液以滴加的形式加入步骤(1)的混合液中,滴加过氧化氢溶液时控制温度为0-5℃,滴加时间一般为30-60分钟,滴完后在0-5℃保温反应2-3h。

    16、进一步的,步骤(2)中,滴加的过氧化氢溶液中过氧化氢的浓度不能太高,太高的话容易造成过氧化,导致副产物的增多,影响产品纯度。经过实验验证,滴加的过氧化氢溶液中,过氧化氢的浓度不高于15wt%。在实际的操作过程中,过氧化氢溶液可以直接选择浓度15wt%及以下的市售双氧水,也可以将高浓度的市售的双氧水用步骤(1)中的溶剂稀释到所需的浓度后再进行滴加。

    17、进一步的,当己内酰胺为100-120重量份时,双氧水的用量为65-92重量份,此处双氧水的用量以双氧水浓度为25-30wt%计。优选的,当己内酰胺100重量份时,双氧水的浓度为27.5wt%时,其用量为65-77重量份;更优选的,双氧水的浓度为27.5wt%时,其用量为70重量份。当选择25-30wt%的双氧水为原料时,在步骤(2)中,为了满足过氧化氢浓度不高于15%的要求,先将高浓度的双氧水用步骤(1)中的溶剂稀释至合适的浓度再进行滴加。

    18、进一步的,步骤(2)中,滴加过氧化氢溶液反应后的反应液进行后处理,得到最终的产品,后处理包括将反应液过滤,所得固体洗涤、干燥的步骤。

    19、本发明所得二硫代二己内酰胺秋兰姆外观为白色,其纯度高,杂质少,产品熔点高,收率高,当用于橡胶助剂时,可以加快硫化速率,且不产生有害物质,是一种前景良好的环保型橡胶助剂,尤其是一种很好的橡胶硫化促进剂。

    20、本发明有益效果如下:

    21、1、本发明二硫代二己内酰胺秋兰姆纯度高、熔点高、外观白,可以使硫化速率明显加快,无论是提高硫化温度、变化硫磺用量、还是加入白炭黑,二硫代二己内酰胺秋兰姆均能表现出良好的快速硫化性能,具有普适性,且二硫代二己内酰胺秋兰姆的使用对硫化橡胶的物理性能无任何不良影响。

    22、2、本发明二硫代二己内酰胺秋兰姆在橡胶加工过程中使用不存在常见的秋兰姆类促进剂的毒性问题,是一种环保的橡胶硫化促进剂,补充了国内市场橡胶硫化促进剂的品种数量。

    23、3、本发明以己内酰胺为原料,先制得己内酰胺二硫代氨基甲酸,然后通过过氧化氢氧化得到二硫代二己内酰胺秋兰姆,反应原料毒性小,更为环保。

    24、4、本发明二硫代二己内酰胺秋兰姆生产工艺简单,易于操作,成本较低,绿色环保,可控性强,生产效率高、产品收率高、能耗低,具有工业化应用前景。



    技术特征:

    1.一种二硫化二己内酰胺秋兰姆,其特征是:具有下式ⅰ所示的结构式:

    2.一种权利要求1所述的二硫化二己内酰胺秋兰姆的制备方法,其特征是:包括以下步骤:

    3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征是:己内酰胺的用量为100-120重量份,二硫化碳的用量为74-96重量份,过氧化氢溶液用量为65-92重量份,其中过氧化氢溶液按照过氧化氢浓度为25-30wt%计。

    4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征是:步骤(1)中,所述溶剂选自水、5-80wt%的乙醇水溶液中的至少一种。

    5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征是:步骤(1)中,先将己内酰胺和溶剂混合均匀,然后再向混合液中滴加二硫化碳。

    6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征是:步骤(1)中,己内酰胺和溶剂在室温下混合,然后将混合液温度控制在5-15℃滴加二硫化碳,滴加时间为15-30分钟,滴完后保温反应0.5-1h。

    7.根据权利要求2所述的制备方法,其特征是:步骤(2)中,滴加的过氧化氢溶液的浓度不高于15wt%。

    8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征是:步骤(2)中,过氧化氢溶液由浓度25-30wt%的双氧水与步骤(1)中的溶剂混合而得。

    9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征是:步骤(2)中,将步骤(1)的反应液温度控制在0-5℃,然后滴加过氧化氢溶液,滴加时间为30-60分钟,滴完后保温反应2-3h。

    10.权利要求1所述的二硫化二己内酰胺秋兰姆作为橡胶助剂的应用。


    技术总结
    本发明公开了一种二硫化二己内酰胺秋兰姆及其制备方法和应用,将己内酰胺和二硫化碳在溶剂中进行反应,生成己内酰胺二硫代氨基甲酸,继续滴加过氧化氢溶液,反应得到二硫化二己内酰胺秋兰姆。本发明生产工艺简单,易于操作,成本较低,绿色环保,所得二硫代二己内酰胺秋兰姆纯度高、熔点高、外观白,能表现出良好的快速硫化性能,且不存在常见的秋兰姆类促进剂的毒性问题,是一种环保的橡胶硫化促进剂,补充了国内市场橡胶硫化促进剂的品种数量。

    技术研发人员:张朋龙,樊明如,桑广泉,方轩,黄存影,布汝强,杨军,汪文博
    受保护的技术使用者:山东阳谷华泰化工股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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