基于控制反应时间的二硫代氨基甲酸盐合成工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于控制反应时间的二硫代氨基甲酸盐合成工艺，包括：(a)首先，在反应容器中加入一定量的二硫化碳、碱液和碳酰二胺；(b)搅拌均匀后，控制温度，滴加二硫化碳；(c)将反应体系控制在一定温度范围内，继续搅拌；(d)加热，恒温反应2.4～2.6小时；(e)待反应完毕，搅拌冷却结晶，过滤；(f)真空干燥制得产品。本发明通过将二硫化碳和碳酰二胺按照一定的工艺参数合成出二硫代氨基甲酸盐，合成步骤简单，合成效率高，合成成本低，且合成出的产品高效廉价、应用范围广泛，通过控制合成过程中的反应时间，从而提高了整个合成过程中的产物得率。
【专利说明】基于控制反应时间的二硫代氨基甲酸盐合成工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于控制反应时间的二硫代氨基甲酸盐合成工艺。
【背景技术】
[0002]二硫代氨基甲酸盐简称为DTC，在19世纪中期就已在实验室通过有机伯胺或仲胺与CS2反应而合成。目前，二硫代氨基甲酸盐及其衍生物作为除油剂、水质净化剂、阻垢剂、成膜剂和抗压添加剂等广泛应用于橡胶、石油、农业、矿业、医药、环境保护和分析化学等领域。以后，该类物质的应用领域将进一步扩大。
[0003]在石油工业中，二硫代氨基甲酸盐类化合物主要用作润滑油极压抗磨剂，高温抗氧剂。由于现在普遍使用的二硫代磷酸盐类润滑油抗磨添加剂中的磷元素会使发动机废气转换装置的催化剂中毒失效，再者基于环保方面的考虑，各国均对机油等润滑油中磷的含量作了严格的规定，要求使用低灰、低磷润滑油。二硫代氨基甲酸盐类化合物因具有优异的极压抗磨及高温抗氧化性能，且不含磷元素，毒性低，有望成为二硫代磷酸盐类润滑油抗磨添加剂的替代产品。对新型二硫代氨基甲酸盐类化合物的合成及其作为润滑油抗磨抗氧剂的应用研究成为当今润滑油添加剂的一个研究热点。
[0004]在橡胶工业中，二硫代氨基甲酸盐类化合物主要用作橡胶硫化促进剂。其促进硫化功效很大，作为第二促进剂与次磺酞胺类硫化促进剂并用，可缩短硫化时间，目前其用量仅次于次磺酞胺类促进剂。
[0005]在塑料工业中，二硫代氨基甲酸盐类化合物的应用主要有两个方面。一方面是用作高分子聚合时的引发剂。二硫代氨基甲酸盐作为光活化型剂可有效地控制所得聚合物的分子量、分子量分布、端基结构、侧基结构、单体的排列顺序及某些聚合物的立构规整性等，还可通过分子设计而合成多种多样的、具有特定性能或功能的多组分共聚物以及具有特殊几何形状的的模型聚合物等；另一方面是用作塑料抗氧剂及光降解敏化剂，作为塑料光解敏化剂的以二硫代氨基甲酸铁类物质研究得最多。
[0006]在环境保护中，由于二硫代氨基甲酸盐类化合物具有极性基，这种极性基中的硫离子原子半径较大，带负电，易于与废水中的金属阳离子成键，生成难溶的二硫代氨基甲酸盐，因此，常用作萃取鳌合剂。主要应用于两个方面。一方面用低分子量的二硫代氨基甲酸盐作沉淀浮选剂和溶剂气浮捕收剂，分离废水处理中的重金属离子以及用作超临界流体络合萃取中的络合剂。再者是将氨基二硫代羰基引入聚苯乙烯聚甲基丙烯酸衍生物、含多乙烯多胺的聚合物以及聚醚等高分子聚合物骨架中，制备具有一定机械强度的鳌合树脂或水溶性的鳌合树脂。水溶性的二硫代氨基甲酸盐鳌合树脂是二十世纪九十年代在美国发展起来的新型油田污水处理剂，具有高效除油性能，同时还具有杀菌、防垢、缓蚀等功能。
[0007]在矿业中，二硫代氨基甲酸盐类化合物主要用作浮选捕收剂。二烷基二硫代氨基甲酸盐类化合物是一种高效的金属硫化矿捕收剂，具有捕收能力强、选择性高、用药量少、浮选速度快等特点 。常用作方铅矿、黄铜矿等矿物的浮选捕收剂。如二乙基二硫代氨基甲酸钠(硫氮九号)常在高碱条件下用来进行方铅矿与闪锌矿、黄铁矿的浮选分离，它对方铅矿表现较强的捕收作用。
[0008]在农业中，二硫代氨基甲酸盐类化合物主要用作农用杀菌剂。经过几十年的发展，已开发了福美铁、福美锌、福美双、代森钠、代森锌、代森锰和代森锰锌等杀菌剂，其中用途最广的是代森锰锌。
[0009]在医学上，二硫代氨基甲酸盐类化合物主要是用作重金属中毒的解毒剂、用作抗癌剂、用作免疫调节剂、医用抗氧剂及外用杀菌剂。
[0010]在分析化学中，二硫代氨基甲酸盐类化合物主要作为萃取络合剂，用于色谱、光谱分析的分离及预富集。可用于分析砷、铬、铅、铜、镍、锌、锰、银等多种金属及非金属元素的微量分析。
[0011]尽管DTC及其衍生物是二十世纪九十年代在美国发展起来的新型油田处理剂，如今已在北海油田、墨西哥湾等地已广泛应用，而我国对这类化学剂的研究却很少，作为缓蚀剂方面的研究及其实际运用情况，国内报道就更少。
[0012]目前国内对DTC类缓蚀剂存在不足之处有两方面:
[0013](I)存在所用原料成本高，较难大量获得。对乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等多乙烯多胺物质作为反应物，研究虽然证实了该类物质缓蚀性能效果不错，但由于这些原料成本过高且较难获取，若在钻完井作业中大范围推广使用，存在很大难度。
[0014](2)对腐蚀介质体系的研究太少。国内这极少量研究也仅仅针对DTC这类物质在酸性腐蚀介质体系中的缓蚀性能研究以及在理论方面的探讨，而没有系统地对DTC类缓蚀剂在中性、碱性和各种不同盐水腐蚀介质体系，特别是油气并更为复杂的腐蚀介质体系中缓蚀性能的研究。因此有必要对其它腐蚀介质体系进行系统性研究。
[0015]为此，合成高效`廉价、应用范围广泛的二硫代氨基甲酸盐类缓蚀剂以及对其在不同腐蚀介质体系中的缓蚀性能的研究，就显得很有必要。
[0016]对一般化学反应而言，如果反应时间足够长，可使反应更加完全。但是，当反应时间达到一定时，再增加反应时间对反应的转换率不会产生任何影响，增加反应时间，反而会增大成本，故，应确定一个适当的反应时间。
【发明内容】
[0017]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于控制反应时间的二硫代氨基甲酸盐合成工艺，该合成工艺通过将二硫化碳和碳酰二胺按照一定的工艺参数合成出二硫代氨基甲酸盐，合成步骤简单，合成效率高，合成成本低，且合成出的产品高效廉价、应用范围广泛，通过控制合成过程中的反应时间，从而提高了整个合成过程中的产物得率。
[0018]本发明的目的通过下述技术方案实现:一种基于控制反应时间的二硫代氨基甲酸盐合成工艺，包括以下步骤:
[0019](a)首先，在反应容器中加入一定量的二硫化碳、碱液和碳酰二胺；
[0020](b)不断搅拌，待其混合均匀后，控制温度，滴加二硫化碳；
[0021](c)将反应体系控制在一定温度范围内，继续搅拌；
[0022](d)然后，再加热，恒温反应2.4~2.6小时；
[0023](e)待反应完毕，搅拌冷却结晶，过滤；[0024](f)真空干燥制得产品。
[0025]所述步骤(f)结束后，称量产品质量，并取样分析产品含量，计算产物得率。
[0026]所述碱液为氢氧化钾。
[0027]所述反应容器为三口烧瓶。
[0028]所述步骤(d)中，反应时间控制在2.5小时。
[0029]综上所述，本发明的有益效果是:通过将二硫化碳和碳酰二胺按照一定的工艺参数合成出二硫代氨基甲酸盐，合成步骤简单，合成效率高，合成成本低，且合成出的产品高效廉价、应用范围广泛，通过控制合成过程中的反应时间，从而提高了整个合成过程中的产物得率。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为反应时间对产物得率的影响示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
[0032]实施例:
[0033]本发明涉及的一种基于控制反应时间的二硫代氨基甲酸盐合成工艺，其具体步骤如下:
[0034](a)首先，在反应容器中加入一定量的二硫化碳、碱液和碳酰二胺；
[0035](b)不断搅拌，待其混合均匀后，控制温度，滴加二硫化碳；
[0036](c)将反应体系控制在一定温度范围内，继续搅拌；
[0037](d)然后，再加热，恒温反应2.4~2.6小时；
[0038](e)待反应完毕，搅拌冷却结晶，过滤；
[0039](f)真空干燥制得产品。
[0040]所述步骤(f)结束后，称量产品质量，并取样分析产品含量，计算产物得率。
[0041]所述碱液为氢氧化钾。
[0042]所述反应容器为三口烧瓶。
[0043]对一般化学反应而言，如果反应时间足够长，可使反应更加完全。但是，当反应时间达到一定时，再增加反应时间对反应的转换率不会产生任何影响，增加反应时间，反而会增大成本，故，应确定一个适当的反应时间。
[0044]为了得到本发明适当的反应时间，本发明做了反应时间对二硫代氨基甲酸盐合成工艺的产品得率的影响实验，固定反应原料二硫化碳与碳酰二胺摩尔配比为2.2: 1，KOH用量为37.5g，反应温度45°C，改变反应时间，以产物得率作为指标考察其对合成产物的影响，结果如图1所示。
[0045]由图1可知，随着反应时间的增加，产物得率随之增大，当反应时间达到2.5h时，产物得率达到95.8% ;虽然足够长的时间可以使反应更加完全，但是再继续延长反应时间lh，产物得率也仅仅增加了 1.3% ;说明产物率在反应时间2.5h后，均呈平缓趋势，也没必要再延长反应时间。[0046]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内 。
【权利要求】
1.基于控制反应时间的二硫代氨基甲酸盐合成工艺，其特征在于，包括以下步骤: (a)首先，在反应容器中加入一定量的二硫化碳、碱液和碳酰二胺； (b)不断搅拌，待其混合均匀后，控制温度，滴加二硫化碳； (C)将反应体系控制在一定温度范围内，继续搅拌； (d)然后,再加热,恒温反应2.4~2.6小时； (e)待反应完毕，搅拌冷却结晶，过滤； (f)真空干燥制得产品。
2.根据权利要求1所述的基于控制反应时间的二硫代氨基甲酸盐合成工艺，其特征在于，所述步骤(f)结束后，称量产品质量，并取样分析产品含量，计算产物得率。
3.根据权利要求1所述的基于控制反应时间的二硫代氨基甲酸盐合成工艺，其特征在于，所述碱液为氢氧化钾。
4.根据权利要求1所述的基于控制反应时间的二硫代氨基甲酸盐合成工艺，其特征在于，所述反应容器为三口烧瓶。
5.根据权利要求1所述的基于控制反应时间的二硫代氨基甲酸盐合成工艺，其特征在于，所述步骤⑷中，反应时 间控制在2.5小时。
【文档编号】C07C333/16GK103804259SQ201210484065
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月13日 优先权日:2012年11月13日
【发明者】叶媚 申请人:叶媚