本发明涉及一种一硫化四苄基秋兰姆，还涉及该产品低成本、环保的制备方法及该产品作为橡胶助剂的应用，属于精细化工技术领域。
背景技术：
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，但与国外发达国家相比，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。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种一硫化四苄基秋兰姆新产品，该产品不存在常见的秋兰姆类促进剂的毒性问题，同时兼备硫化促进剂性能和防焦性能，是促进剂TMTM的理想替代品。
本发明还提供了一硫化四苄基秋兰姆的制备方法，该方法制备简单，易于操作。
本发明还提供了一硫化四苄基秋兰姆作为橡胶助剂的应用，因其良好性能，其能替代促进剂TMTM用于橡胶制品加工中，具有很好的应用前景。
本发明提供的一硫化四苄基秋兰姆，具有下式Ⅰ所示的结构式：
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上述一硫化四苄基秋兰姆熔点为92-95℃、外观为白色粉末。
本发明还提供了一硫化四苄基秋兰姆的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）将二苄胺、二硫化碳和氢氧化钠在溶剂中进行反应，得结构式如下式Ⅱ所述的二苄基二硫代氨基甲酸钠；
反应式如下：
（2）向步骤（1）的反应液中加入酸，调整pH为5-6，然后滴加双氧水进行反应，得结构式如下式Ⅲ所述的二硫化四苄基秋兰姆；
酸为硫酸时的反应式如下：
（3）向步骤（2）的反应液中加碱调节pH至7-8，然后通入氢气至压力为0.8-1.0Mpa，控制温度为140-150℃进行密闭反应，得一硫化四苄基秋兰姆；反应式如下：
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本发明以二苄胺为原料，先制得二硫化四苄基秋兰姆，然后通过氢气脱硫的方式得到一硫化四苄基秋兰姆，反应原料毒性小，更为环保。
上述方法中，所用双氧水的浓度为25-30wt%，在此浓度范围下，各原料的用量关系如下：步骤（1）的二苄胺100-120重量份，步骤（1）的氢氧化钠21-25重量份，步骤（1）的二硫化碳40-51重量份，步骤（2）的双氧水31-40重量份，步骤（1）的溶剂300-500重量份。
进一步的，所用双氧水的浓度为30wt%，各原料优选使用以下用量关系：二苄胺100重量份，氢氧化钠21重量份，二硫化碳40-43重量份，双氧水31-34重量份，溶剂300-400重量份。
更进一步的，所用双氧水的浓度为30wt%，各原料优选使用以下用量关系：二苄胺100重量份，氢氧化钠21重量份，二硫化碳41重量份，双氧水32重量份，溶剂300重量份。
上述步骤（1）中，先将二苄胺、氢氧化钠和溶剂混合均匀，然后在向其中滴加二硫化碳，滴完后再反应0.5-1h。
上述步骤（1）中，所用溶剂为水或者是体积分数为5-15%的乙醇水溶液。
上述步骤（2）中，双氧水在常温下滴入溶液中，滴加完后，反应2.5-3h。
上述步骤（2）中，调整pH的酸可以是任意的常用酸，例如硫酸、盐酸等，酸的浓度无特别要求。
上述步骤（3）中，调整pH的碱可以是任意的常用碱溶液，例如氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液等，碱的浓度无特别要求。
上述步骤（3）中，反应时间为2-3h。
本发明提供的一硫化四苄基秋兰姆安全、环保，不存在常见的秋兰姆类促进剂的毒性问题，是促进剂TMTM的理想替代品。该一硫化四苄基秋兰姆兼备硫化促进剂性能和防焦性能，具有硫化速率高、焦烧安全性佳以及耐硫化返原性等特点，是一种很好的多功能环保促进剂。因此，本发明对于该一硫化四苄基秋兰姆作为橡胶助剂的应用也进行保护。
当一硫化四苄基秋兰姆用作橡胶助剂时，既可以单独使用，也可以与其他橡胶助剂搭配使用。优选的，一硫化四苄基秋兰姆与促进剂TBBS或促进剂CBS搭配使用作为混合助剂，结果显示具有良好的焦烧安全性和快速硫化性能，且对硫化橡胶的物理性能无任何不良影响。
进一步的，当使用一硫化四苄基秋兰姆与促进剂TBBS或促进剂CBS搭配作为橡胶助剂时，所用橡胶为天然橡胶或丁苯橡胶，胶料可以采用以下重量份配方：天然橡胶或丁苯橡胶100份，炭黑N330 55份，芳烃油5份，防老剂4020 1份，防老剂RD 1份，促进剂CBS或促进剂TBBS 1份，一硫化四苄基秋兰姆 0.5份。
本发明通过研究、优化，提供了一种新的无毒橡胶助剂，在橡胶工艺中具有很好的应用前景，有益效果如下：
1、本发明一硫化四苄基秋兰姆纯度高、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，一硫化四苄基秋兰姆均能表现出良好的焦烧安全性和快速硫化性能，且一硫化四苄基秋兰姆的使用对硫化橡胶的物理性能无任何不良影响。
2、本发明一硫化四苄基秋兰姆生产工艺简单，成本较低，绿色环保，可以用于橡胶工艺中改善胶料的物理性能和化学性能，可广泛应用于制造电缆、轮胎、胶带、胶管、鞋类、耐热制品、艳色制品（鲜艳颜色的产品）和透明制品等领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
本发明的二苄胺、二硫化碳、固体氢氧化钠、硫酸、30%过氧化氢溶液、氢气瓶均为现有市购产品，可市场购得。其中：二苄胺购自国药集团化学试剂有限公司，二硫化碳购自天津市大茂化学试剂厂， 固体氢氧化钠购自天津市大茂化学试剂厂，硫酸购自天津市大茂化学试剂厂，30wt%过氧化氢溶液购自上海哈勃化学技术有限公司，氢气瓶购自青岛安泰科气体有限公司。
下述实施例中，收率的计算方式为：收率=所得产品质量/产品理论质量。
实施例1
一种一硫化四苄基秋兰姆的制备方法，步骤如下：
1、称取各原料：二苄胺100g，固体氢氧化钠21g，二硫化碳40g，30wt%过氧化氢溶液31g，水300g。
2、按配比将二苄胺和固体氢氧化钠加入到水中，常温下滴加二硫化碳，滴完后反应0.5-1h，得反应液。
3、向步骤2的反应液中滴加25wt%硫酸，调节pH至5-6，滴加过氧化氢水溶液，滴完后反应2.5-3h，得反应液。
4、向步骤3的反应液中加10wt%氢氧化钠，调节pH至7-8，用氢气瓶通入氢气，控制压力在0.8MPa，控制反应温度145℃，反应2h，反应得到的固体抽滤、洗涤，真空下干燥，得一硫化四苄基秋兰姆124.49g。所得产品外观为白色，经自动毛细熔点仪测得熔点为93.1℃，经高效液相色谱分析仪测得纯度为98.8%，收率为95.8%。
实施例2
按照实施例1的方法制备一硫化四苄基秋兰姆，不同的是：各原料用量为：二苄胺100g，固体氢氧化钠21g，二硫化碳43g，30wt%过氧化氢溶液34g，水300g，氢气反应压力0.8MPa，反应温度140℃。所得产品123.71g，外观为白色，经自动毛细熔点仪测得熔点为94.3℃，经高效液相色谱分析仪测得纯度为98.2%，收率为95.2%。
实施例3
按照实施例1的方法制备一硫化四苄基秋兰姆，不同的是：各原料用量为：二苄胺100g，固体氢氧化钠21g，二硫化碳43g，30wt%过氧化氢溶液34g，体积分数10%乙醇水溶液300g，氢气反应压力0.8MPa，反应温度150℃所得产品124.10g，外观为白色，经自动毛细熔点仪测得熔点为93.5℃，经高效液相色谱分析仪测得纯度为98.4%，收率为95.5%。
实施例4
按照实施例1的方法制备一硫化四苄基秋兰姆，不同的是：各原料用量为：二苄胺100g，固体氢氧化钠21g，二硫化碳41g，30wt%过氧化氢溶液32g，水300g，氢气反应压力0.8MPa，反应温度145℃。所得产品126.05g，外观为白色，经自动毛细熔点仪测得熔点为93.1℃，经高效液相色谱分析仪测得纯度为99.1%，收率为97.0%。
实施例4
按照实施例1的方法制备一硫化四苄基秋兰姆，不同的是：各原料用量为：二苄胺110g，固体氢氧化钠23g，二硫化碳45g，30wt%过氧化氢溶液36g，水450g，氢气反应压力0.9MPa，反应温度140℃。所得产品134.80g，外观为白色，经自动毛细熔点仪测得熔点为93.3℃，经高效液相色谱分析仪测得纯度为98.1%，收率为94.3%。
实施例5
按照实施例1的方法制备一硫化四苄基秋兰姆，不同的是：各原料用量为：二苄胺110g，固体氢氧化钠23g，二硫化碳47g，30wt%过氧化氢溶液38g，水450g，氢气反应压力0.9MPa，反应温度150℃。所得产品135.80g，外观为白色，经自动毛细熔点仪测得熔点为93.9℃，经高效液相色谱分析仪测得纯度为98.2%，收率为95.0%。
实施例6
按照实施例1的方法制备一硫化四苄基秋兰姆，不同的是：各原料用量为：二苄胺110g，固体氢氧化钠23g，二硫化碳47g，30wt%过氧化氢溶液38g，体积分数15%乙醇水溶液500g，氢气反应压力1.0MPa，反应温度140℃。所得产品135.66g，外观为白色，经自动毛细熔点仪测得熔点为92.8℃，经高效液相色谱分析仪测得纯度为98.1%，收率为94.9%。
实施例7
按照实施例1的方法制备一硫化四苄基秋兰姆，不同的是：各原料用量为：二苄胺120g，固体氢氧化钠25g，二硫化碳49g，30wt%过氧化氢溶液38g，水600g，氢气反应压力1.0MPa，反应温度145℃。所得产品147.83g，外观为白色，经自动毛细熔点仪测得熔点为94.6℃，经高效液相色谱分析仪测得纯度为98.4%，收率为94.8%。
实施例8
按照实施例1的方法制备一硫化四苄基秋兰姆，不同的是：各原料用量为：二苄胺120g，固体氢氧化钠25g，二硫化碳51g，30wt%过氧化氢溶液40g，水600g，氢气反应压力1.0MPa，反应温度150℃。所得产品147.99g，外观为白色，经自动毛细熔点仪测得熔点为94.2℃，经高效液相色谱分析仪测得纯度为98.7%，收率为94.9%。
对比例
按照实施例1的方法制备一硫化四苄基秋兰姆，不同的是：氢气反应压力1.0MPa，反应温度120℃。所得产品73.8g，经高效液相色谱分析仪测得纯度为95.5%，收率为56.7%。
应用例
为例验证本发明所得一硫化四苄基秋兰姆的性能，进行以下小配合试验炼胶：
1、配方（重量份）：天然橡胶100份，炭黑N330 55份，芳烃油5份，防老剂4020 1份，防老剂RD 1份，硫磺2份，氧化锌3.5份，硬脂酸2份，促进剂CBS 1份，一硫化四苄基秋兰姆或一硫化四甲基秋兰姆0.5份。
2、炼胶步骤如下：
（1）密炼机一段混炼：
加入天然橡胶、炭黑N330、芳烃油、防老剂4020、防老剂4020和RD，混炼300s，于155℃排胶，室温放置24h，得一段混炼胶；
（2）开炼机二段混炼：
将一段混炼胶在开炼机上包辊预热1min，2mm辊距加入硫化体系硫磺、促进剂CBS和一硫化四苄基秋兰姆或一硫化四甲基秋兰姆，左右3/4割刀3次，最小辊距打三角包4次，2.2mm打卷4次，下片，停放。
采用一硫化四苄基秋兰姆或一硫化四甲基秋兰姆时，所得胶料的硫化性能如下：
从以上数据可以看出，本发明一硫化四苄基秋兰姆能加快硫化速度，降低焦烧时间，比一硫化四甲基秋兰姆具有更好的焦烧安全性和快速硫化性能。