本發明涉及化工合成領域,特別涉及一種利用微反應裝置制備橡膠促進劑MBTS的方法。
(二)
背景技術:
促進劑MBTS,化學名稱為2,2-二硫代二苯并噻唑,分子式C14H8N2S4,相對分子質量為332.5,也叫促進劑DM,苯中重結晶的產品為淺黃色針狀晶體,相對密度1.50,熔點180℃,具有輕微的苦味,室溫下微溶于苯、二氯甲烷、四氯化碳、丙酮、乙醇、乙醚等,不溶于水、乙酸乙酯、汽油及堿。
促進劑MBTS的結構式如下所示:
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促進劑MBTS為天然橡膠及多種合成橡膠用促進劑,可產生平坦和中速硫化,硫化溫度較高,有顯著的后效性,不會早期硫化,操作安全,易分散,不污染,硫化橡膠耐老化。本品單獨使用硫化速度慢,通常與秋蘭姆、二硫代氨基甲酸鹽、醛胺類、胍類促進劑并用,是G型氯丁膠的優良抗焦燒劑。主要用于制造輪胎、膠管、膠鞋、膠布等一般工業品。在氯丁膠中還可以起到增塑劑或延遲劑的作用。
橡膠促進劑MBTS的合成方法主要是以促進劑M為原料,使用氧化劑氧化得到。通常使用的氧化劑有亞硝酸鈉、氧氣、次氯酸鹽、雙氧水等,以上氧化方法雖各有優點,但多數會產生有害副產物或是產品質量不高,嚴重影響到了使用該促進劑生產出來的橡膠產品質量。
近些年來,微反應裝置被廣泛應用于各類反應,解決傳統釜式沉淀中容易出現的局部濃度過高、過飽和度和氧化劑分布不均勻導致產品的熔點低、顏色差的問題。微反應器憑借其流體濃度梯度及混合均勻性和優良的傳質傳熱性,可以為氧化反應的進行提供均一的反應環境,有利于穩定生產目標產物。因此,我們將微反應裝置應用于促進劑MBTS的制備中,形成連續制備MBTS的工藝。
(三)
技術實現要素:
本發明為了彌補現有技術的不足,提供了一種反應過程簡單、安全高效的利用微反應裝置制備橡膠促進劑MBTS的方法。
本發明是通過如下技術方案實現的:
一種利用微反應裝置制備橡膠促進劑MBTS的方法,包括如下步驟:
(1)將促進劑M溶解于氫氧化鈉溶液中形成M鈉鹽溶液,然后加入溶劑混合均勻,得到溶液A;
(2)將98%濃硫酸緩慢加入水中,降至室溫后加入氧化劑,混合均勻,得到溶液B;
(3)將溶液A和溶液B經計量泵送入微反應裝置中的微混合器中,充分混合后導入微反應裝置中的微反應器中進行氧化反應;
(4)反應完成后,所得反應液經水洗、過濾和烘干,得到2,2-二硫代二苯并噻唑。
本發明在微通道反應器內制備橡膠促進劑MBTS/DM,可在常溫常壓下或稍高于反應溫度下反應,反應過程簡單、安全,反應為連續反應,最終得到高轉化率、高質量的促進劑MBTS的制備工藝。
本發明的更優技術方案為:
步驟(1)中,M鈉鹽溶液的質量濃度為30%,M鈉鹽溶液和溶劑的體積比為1:1-6,溶劑為水、氨水、甲醇、乙醇或異丙醇。
步驟(2)中,促進劑M、氧化劑和硫酸的摩爾比為2:1-3:1,氧化劑為亞硝酸鈉、氧氣、次氯酸鈉或雙氧水,98%濃硫酸和水的質量比為3:10。
步驟(3)中,微反應器中,反應溫度為30-100℃,停留時間為0.5-30min;優選反應溫度為70℃,停留時間為5min。
步驟(4)中,過濾后的母液經蒸餾后得到可重復使用的溶劑。
所述微反應裝置包括通過連接管相連的微混合器和微反應器,其中,微混合器的進料口通過連接管連接有1-3個物料進口。
所述微反應器為管式微反應器,內徑為0.5-50mm,優選1mm,長度為0.5-20m。
所述微混合器的出料流速為0.04-50mL/min,優選0.125mL/min。
本發明的反應式如下:
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與現有技術相比,本發明具有如下優勢:
(1)本發明通過使用微通道反應器來制備促進劑MBTS,反應時間縮短,反應的轉化率提高,高通量,產品的質量穩定,有利于放大生產,安全性高,可以有效克服傳統反應釜的缺點;
(2)本發明對設備的損耗低,可以連續不間斷的進行反應;同時,本發明操作簡單,溶劑可以循環套用,對環境污染小,具有良好的工業應用前景。
(四)附圖說明
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖1為本發明的工藝流程示意圖。
(五)具體實施方式
根據下述實施例,可以更好地理解本發明。然而,本領域的技術人員容易理解,實施例所描述的內容僅用于說明本發明,而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發明。
實施例1:
稱取50g促進劑M加入適量32%的氫氧化鈉調配成M含量為30%的M鈉鹽溶液,再加入200g乙醇混合均勻后置于錐形瓶中得A溶液;稱取98%的濃硫酸30g緩慢加入100g水中,降至室溫后,加入38g27.5%的雙氧水,混合均勻后置于錐形瓶中得B溶液。
蠕動泵驅動兩相溶液經過Y混合器進入盤管徑1mm的反應器中,微反應器的流速為1mL/min,反應液在反應器內停留時間為5min,反應溫度為60℃。一個周期后開始收集反應液。經檢測確定收率為97.8%,熔點170.2℃,外觀為淡黃色粉末。
實施例2:
稱取50g促進劑M加入適量32%的氫氧化鈉調配成M含量為30%的M鈉鹽溶液,再加入200g乙醇混合均勻后置于錐形瓶中得A溶液;稱取98%的濃硫酸30g緩慢加入100g水中,降至室溫后,加入38g27.5%的雙氧水,混合均勻后置于錐形瓶中得B溶液。
蠕動泵驅動兩相溶液經過Y混合器進入盤管徑1mm的反應器中,微反應器的流速為0.25mL/min,反應液在反應器內停留時間為20min,反應溫度為60℃。一個周期后開始收集反應液。經檢測確定收率為98.5%,熔點170.9℃,外觀為淡黃色粉末。
實施例3:
稱取50g促進劑M加入適量32%的氫氧化鈉調配成M含量為30%的M鈉鹽溶液,再加入200g乙醇混合均勻后置于錐形瓶中得A溶液;稱取98%的濃硫酸30g緩慢加入100g水中,降至室溫后,加入38g27.5%的雙氧水,混合均勻后置于錐形瓶中得B溶液。
蠕動泵驅動兩相溶液經過Y混合器進入盤管徑1mm的反應器中,微反應器的流速為0.125mL/min,反應液在反應器內停留時間為40min,反應溫度為60℃。一個周期后開始收集反應液。經檢測確定收率為98.1%,熔點170.0℃,外觀為淡黃色粉末。
實施例4:
稱取50g促進劑M加入適量32%的氫氧化鈉調配成M含量為30%的M鈉鹽溶液,再加入200g乙醇混合均勻后置于錐形瓶中得A溶液;稱取98%的濃硫酸30g緩慢加入100g水中,降至室溫后,加入38g27.5%的雙氧水,混合均勻后置于錐形瓶中得B溶液。
蠕動泵驅動兩相溶液經過Y混合器進入盤管徑1mm的反應器中,微反應器的流速為0.25mL/min,反應液在反應器內停留時間為20min,反應溫度為50℃。一個周期后開始收集反應液。經檢測確定收率為97.7%,熔點170.6℃,外觀為淡黃色粉末。
實施例5:
稱取50g促進劑M加入適量32%的氫氧化鈉調配成M含量為30%的M鈉鹽溶液,再加入200g乙醇混合均勻后置于錐形瓶中得A溶液;稱取98%的濃硫酸30g緩慢加入100g水中,降至室溫后,加入38g27.5%的雙氧水,混合均勻后置于錐形瓶中得B溶液。
蠕動泵驅動兩相溶液經過Y混合器進入盤管徑1mm的反應器中,微反應器的流速為0.25mL/min,反應液在反應器內停留時間為20min,反應溫度70℃。一個周期后開始收集反應液。經檢測確定收率為98.0%,熔點170.0℃,外觀為淡黃色粉末。