一种水相中电解法合成橡胶硫化促进剂cbs工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种水相中超声电解法生产橡胶硫化促进剂N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺（CBS）的新工艺，属电化学领域。该工艺过程包括：将2-巯基苯并噻唑或者其钠盐和环己胺（按重量比1:1.2～5比例）分别加入装有饱和氯化钠水溶液的带有超声波振子或者超声波振杆的电解槽中，在5-15oC，搅拌下，接通直流电源，电解反应一段时间后，关闭电源，过滤、水洗、干燥得橡胶促进剂CBS产品,产品收率96%以上，电流效率可达到80%以上。该方法过程简单，易于工业化，电解过程中不使用有机溶剂，电解液可循环利用，清洁环保，降低了环境污染和设备腐蚀。
【专利说明】一种水相中电解法合成橡胶硫化促进剂CBS工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及橡胶硫化促进剂CBS的生产工艺，特别涉及在水相中利用电解法合成 橡胶硫化促进剂CBS新工艺，属电化学领域。
【背景技术】
[0002] 硫化促进剂CBS的化学名称为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，是常用的后效性 橡胶硫化促进剂，广泛用于轮胎、胶鞋、胶管、胶带、电缆和一般工业制品，具有独特的抗焦 烧以及硫化速度快等特点，同时它在硫化过程中不会产生亚硝胺致癌物质，是目前国内外 普遍采用的环保型促进剂之一。目前，国内外促进剂CBS的生产方法有四种：次氯酸钠氧化 法、双氧水氧化法、无氧化剂合成法和氧气氧化法。电解氧化法是近年来刚刚发展的一种清 洁环保的生产方法，较早的报道是使用钼电极，在不分隔的电解槽中，以四乙基胺高氯酸盐 为电解质，二甲基甲酰胺为溶剂，由2-巯基苯并噻唑（促进剂M)或二硫化苯并噻唑（促进 剂DM)与环己胺反应制备[US4127454.J； Crg泛￡麗，1978，必0矽，3223-3227·]。由 于有机溶剂的存在，电流效率较低，限制了其在工业生产中应用。但不使用有机溶剂时，电 解过程中会在阳极板上析出固体，难以借机械力去除，使电压升高或电流下降，降低电流效 率，同样也限制了其在工业生产中应用。
【发明内容】
[0003] 本发明目的在于不添加有机溶剂，提供一种水相中电解合成橡胶硫化促进剂CBS 的新工艺，提高电流效率，便于工业化推广应用。
[0004] 为实现本发明目的，通过以下技术方案实现：将2-巯基苯并噻唑或者其钠盐、环 己胺、饱和氯化钠水溶液按重量比1:1. 2?5:10?100比例分别加入带有超声波振子或者 超声波振杆的电解槽中，超声波频率22-40kHZ，在5-15 °C，搅拌下，接通直流电源，电流密 度为100-700A/m2 ;反应完毕后，关闭电源，过滤、水洗、干燥得橡胶促进剂CBS。滤液可以重 新返回电解槽循环使用。
[0005] 电解槽内阳极和阴极分别选自DSA电极、石墨电极、不锈钢电极、钼电极、镍电极、 钛电极或玻碳电极。阳极和阴极优选DSA电极和钼电极、DSA电极和不锈钢电极、DSA电极 和DSA电极、DSA电极和石墨电极、钼电极和DSA电极中的一组。DSA电极优选铱钽、钌铱或 钼金涂层DSA电极。
[0006] 电解时超声波振子放在电解槽的下部、侧部或者下部和侧部；超声波振杆放在电 解液的内部。电解超声波频率优选30-40kHZ。电流密度优选范围为300-400A/m 2。
[0007] 本发明积极有益的效果是：1、采用电解法加入2-巯基苯并噻唑(Μ或者其钠盐） 和环己胺进行电解合成CBS，避开了传统生产工艺中使用的次氯酸钠氧化剂，无含盐废水 排放；2、水相电解，生产过程简单环保；3、过量环己胺及电解液循环使用，降低了原料的消 耗；4、用超声电解槽作为电解设备能避免电解过程中反应物粘附电极，提高了电流效率，产 品收率96%以上，电流效率可达到80%以上。5、不产生含盐废水，清洁环保、降低了环境污 染，易于工业化推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1为电解槽超声波振子位置示意图。图中1为电解槽，2为超声波振子。
【具体实施方式】
[0009] 为对本发明进行更好地说明，举实施例如下： 实施例1 : 取原料2-巯基苯并噻唑(促进剂M)、环己胺和饱和食盐水，按重量比1:1. 2:10,配成 2400g悬浊液，放入电解槽中，超声波振子放在电解槽下部；阳极为钛电极，阴极为镍电极， 电极为开孔的平板网状结构；搅拌均匀后，冷却至10 °C，接通直流电源，电流密度100 A/ m2,随后打开超声波，超声波频率30kHZ。通电后每间隔0.5 h取样，经LC检测，反应7.0小 时后，转化率不再变化，关闭电源，经过滤、水洗、干燥得橡胶促进剂CBS产品。产品收率96 %，电流效率80%。
[0010] 实施例2 : 取原料促进剂M、环己胺和饱和食盐水，按重量比1:5:50,配成3000g悬浊液，放入电解 槽中，超声波振子放在电解槽两侧；阳极为铱钽涂层DSA电极，阴极为不锈钢材质，电极为 平板结构；搅拌均匀后，冷却至5 °C，接通直流电源，电流密度300 A/m2,随后打开超声波， 超声波频率22kHZ。通电后每间隔0.5 h取样，经LC检测，反应6.0小时后，转化率不再变 化，关闭电源，经过滤、水洗、干燥得橡胶促进剂CBS产品。产品收率100%，电流效率89%。
[0011] 实施例3: 取原料促进剂M、环己胺和饱和食盐水，按重量比1:5:80,配成3000g悬浊液，放入电解 槽中，超声波振杆放在电解槽内部反应液中；阳极为钌铱涂层DSA电极，阴极为钼电极，电 极为开孔的平板网状结构；搅拌均匀后，冷却至15 °C，接通直流电源，电流密度400 A/m2， 随后打开超声波，超声波频率40kHZ。通电后每间隔0.5 h取样，经LC检测，反应4. 5小时 后，转化率不再变化，关闭电源，经过滤、水洗、干燥得橡胶促进剂CBS产品。产品收率98 %， 电流效率83%。
[0012] 实施例4: 回收实施例3反应后的过滤液，经检测并补充，使原料促进剂M、环己胺和饱和食盐水 中重量比为1:3:80,配成3000g悬浊液，重复实施例3的操作，产品收率98 %，电流效率 82%。下表为按照实施例4重复4次的收率及电流效率： 实施例5 :
【权利要求】
1. 一种水相中电解法合成橡胶硫化促进剂CBS工艺，其特征在于，通过如下步骤实现： 将2-巯基苯并噻唑或者其钠盐、环己胺、饱和氯化钠水溶液按重量比1:1. 2?5:10?100 比例分别加入带有超声波振子或者超声波振杆的电解槽中，超声波频率22-40kHZ，在5-15 °C，搅拌下，接通直流电源，电流密度为100-700A/m 2 ;反应完毕后，关闭电源，过滤、水洗、干 燥得橡胶促进剂CBS。
2. 根据权利要求1所述的水相中电解法合成橡胶硫化促进剂CBS工艺，其特征在于： 阳极和阴极分别选自DSA电极、石墨电极、不锈钢电极、钼电极、镍电极、钛电极或玻碳电 极。
3. 根据权利要求2所述的水相中电解法合成橡胶硫化促进剂CBS工艺，其特征在于： 阳极和阴极电极对选DSA电极和钼电极、DSA电极和不锈钢电极、DSA电极和DSA电极、DSA 电极和石墨电极、钼电极和DSA电极中的一组。
4. 根据权利要求2或3所述的水相中电解法合成橡胶硫化促进剂CBS工艺，其特征在 于：DSA电极选铱钽、钌铱或钼金涂层DSA电极。
5. 根据权利要求1所述的水相中电解法合成橡胶硫化促进剂TBBS工艺，其特征在于： 超声波振子放在电解槽的下部、侧部或者下部和侧部；超声波振杆放在电解液的内部。
6. 根据权利要求1所述的水相中电解法合成橡胶硫化促进剂TBBS工艺，其特征在于： 在超声波条件下电解，超声波频率30-40kHZ。
7. 根据权利要求1所述的水相中电解法合成橡胶硫化促进剂CBS工艺，其特征在于： 电解时电流密度为300-400A/m2。
8. 根据权利要求1-3或5-7其中之一所述的水相中电解法合成橡胶硫化促进剂CBS工 艺，其特征在于：过滤产品后，滤液作为电解液循环使用。
【文档编号】C25B15/08GK104109878SQ201410346595
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】李中贤, 刘小培, 王俊伟, 赵灿方, 胡卫东, 董学亮, 余学军, 徐丹 申请人:河南省科学院高新技术研究中心