一种橡胶塑解剂DBD的绿色工业化制备方法与流程

文档序号:12581340阅读:2370来源:国知局

本发明涉及橡胶助剂制备领域,特别涉及一种橡胶塑解剂DBD的绿色工业化制备方法。



背景技术:

我国是橡胶加工大国,年耗胶量达700多万吨,居世界第一位,其中天然橡胶占46%,合成橡胶占54%。随着橡胶业的发展,橡胶助剂的应用与研制取得了长足的进展。

起初,橡胶塑解剂只有硫酚类的五氯硫酚、五氯硫酚锌盐,后来人们发现硫酚类塑解剂存在严重污染,极难降解,特别是使用在于食品相关的橡胶制品时,对人体健康存在严重危害。后来,作为硫酚类塑解剂替代品的橡胶塑解剂DBD(2,2-二苯甲酰氨基二苯基二硫化物)被开发,其低毒、易降解并且具有优越的加工使用性能,被作为环保型塑解剂广泛应用。

橡胶塑解剂DBD的传统制备方法如下:

1、由硝基苯与一氯化硫反应制备2,2-硝基苯二硫化物;

2、2,2-硝基苯二硫化物经高温、高压设备加氢还原为2,2-二苯氨基二硫化物;

3、2,2-二苯氨基二硫化物与苯甲酰氯酰化反应得产品。

本工艺的缺点:

1、由于存在加氢还原工艺,使用高温高压设备,生产投资大、耗能高;

2、生产过程难以控制,产率低、成本高;

3、材料成本和动力成本高、收率低,市场价格与硫酚类产品相比存在明显劣势,为硫酚类产品价格的两倍以上;因此虽然其为环保塑解剂,但市场份额低。

为了弥补以上不足,申请公布号为“CN 102153495A”的中国发明专利公开了一橡胶塑解剂DBD的制备方法,其步骤2中将开环产物进行氧化制备二苯胺二硫化物时,所用的氧化剂为硫酸和双氧水的混合液。在实际的操作过程中,滴加此混合液时,对滴加温度和滴加速度要求很高,如果滴加速度过快,或者温度过高就会发生副反应较难得到理想收率的二苯胺二硫化物;而且后续步骤产生的HCL还需要吸收对设备要求较高;废水处理负担较大中间步骤较为繁琐,人劳动强度大。



技术实现要素:

为了弥补以上不足,本发明提供了一种工艺简单、便于控制、成本低、收率高的橡胶塑解剂DBD的绿色工业化制备方法。

本发明的技术方案为:

一种橡胶塑解剂DBD的绿色工业化制备方法,步骤如下:

1)在反应釜中依次投入水和氢氧化钠,搅拌使其溶解,加入苯并噻唑,升温至70-80℃,反应2.5-3.5小时,降至常温备用;

2)将碳酸氢钠投入步骤1)所得反应液中并补加水,控制反应温度为10-45℃,滴加双氧水氧化,得含二苯胺二硫化物的反应液;

3)将甲苯投入步骤2)所得含二苯胺二硫化物的反应液中,控制反应温度为40-50℃,滴加苯甲酰氯,搅拌反应,反应完毕后过滤,滤饼水洗、烘干即得橡胶塑解剂DBD;滤液静置分层,上层甲苯循环使用,下层水相中分离出碳酸氢钠和氯化钠。

本发明与背景技术中指出的最接近的现有技术,即申请公布号为“CN 102153495A”的中国发明专利,相比,步骤1)基本相同,步骤2)使用碳酸氢钠替代浓硫酸,采用碳酸氢钠替代硫酸,对滴加速度的要求大大降低,副反应少,而且由于采用碳酸氢钠替代浓硫酸,

步骤3)中不会产生大量氯化氢,减少了氯化氢收集环节,对设备要求低且使得生产过程更加安全;再者由于步骤2)使用碳酸氢钠替代浓硫酸,步骤2)的反应液不必处理,可直接进行步骤3)的酰化反应,解决了该最接近现有技术工艺繁琐的问题,且由于减少了提纯环节而提高了产率。

优选的,步骤1)中水、氢氧化钠、苯并噻唑的重量份数分别为100-200份、60-100份、100-150 份。

作为优选,步骤2)中碳酸氢钠、水、双氧水的重量份数分别为65-100份、100-200份、45-80份,其中双氧水的质量浓度为25%-50%。

进一步的,步骤3)中甲苯、苯甲酰氯的重量份数分别为400-1000份、100-170份。

作为优选方案,步骤3)中过滤采用离心机甩虑。

优选的,步骤3)中,下层水相经过蒸馏、降温、结晶分离出碳酸氢钠和氯化钠,其中碳酸氢钠在步骤2)循环利用,蒸馏得到的水重复利用。

本发明的有益效果为:

本发明工艺,步骤1)反应完毕不需提纯产物直接进行步骤2),且步骤2)的产物不经提纯直接进行步骤3),工艺简化了很多,且减少了提纯过程带来的产率损失另外,甲苯、碳酸氢钠和部分水还可重复利用,整个过程几乎无排放,大大降低了成本和能源消耗,为环保工艺;另外,步骤2)中以碳酸氢钠和双氧水作为氧化剂,整个过程便于控制,且产率高。

具体实施方式

实施例1

橡胶塑解剂DBD的制备方法,采用如下步骤:

1)在装有温度计、搅拌器的反应釜中依次投入水100kg和氢氧化钠65kg,搅拌使其溶解,然后加入苯并噻唑100kg,升温到80℃,回流反应3小时降至常温备用;

2)将65kg碳酸氢钠投入步骤1)的反应液中,补加100L水,控温45℃以下滴加45kg浓度为27.5%的双氧水,滴毕搅拌30分钟;

3)向步骤2中加入400kg甲苯,控温40℃-50℃,滴加105kg苯甲酰氯,滴毕搅拌30分钟。降温至20℃-25℃,进行离心分离,滤饼水洗、烘干,得到橡胶塑解剂DBD 162kg,熔142℃-144℃。收率约96%(以苯并噻唑计)滤液静置分层,下层水相,进行蒸馏降温结晶等工序,分离出碳酸氢钠约30kg,可用于步骤2)。上层甲苯约405kg可循环使用,直接用于下一批。

实施例2:

橡胶塑解剂DBD的制备方法,采用如下步骤:

1)在装有温度计、搅拌器的反应釜中依次投入水100kg和氢氧化钠65kg,搅拌使其溶解,然后加入苯并噻唑100kg,升温到80℃,回流反应3小时降至常温备用;

2)将实施例1中滤液分离出的30kg碳酸氢钠投入步骤1)的反应液中,再补加35kg碳酸氢钠,加100L水,控温45℃以下滴加45kg浓度为27.5%的双氧水,滴毕搅拌30分钟;

3)向步骤2)中加入实施例1中分出的405kg甲苯母液,控温40℃-50℃,滴加105kg苯甲酰氯,滴毕搅拌30分钟。降温至20℃-25℃,进行离心分离,滤饼水洗、烘干、得到橡胶塑解剂DBD 165kg,熔点140℃-142℃。收率约97.5%(以苯并噻唑计)滤液静置分层,下层水相,进行蒸馏降温结晶等工序,分离出碳酸氢钠约31kg,可用于步骤2)。上层甲苯约403kg可循环使用,直接用于下一批。

实施例3:

橡胶塑解剂DBD的制备方法,采用如下步骤:

1)在装有温度计、搅拌器的反应釜中依次投入水300kg和氢氧化钠200kg,搅拌使其溶解,然后加入苯并噻唑300kg,升温到80℃,回流反应3小时降至常温备用;

2)将200kg碳酸氢钠投入步骤1)的反应液中,补加500L水,控温45℃以下滴加85kg浓度为45%的双氧水,滴毕搅拌30分钟;

3)向步骤2)中加入1500kg甲苯,控温40℃-50℃,滴加315kg苯甲酰氯,滴毕搅拌30分钟。降温至20℃-25℃,进行离心分离,滤饼水洗、烘干,得到橡胶塑解剂DBD 489kg,熔点141℃-144℃。收率约96.5%(以苯并噻唑计)滤液静置分层,下层水相,进行蒸馏降温结晶等工序,分离出碳酸氢钠约97kg,可用于步骤2)。上层甲苯约1506kg可循环使用,直接用于下一批。

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