CN106866578A - 利用微通道反应器制备橡胶促进剂ns的方法 - Google Patents

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朱嘉震
王金才
田旭
赵新远
王颖
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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D277/00—Heterocyclic compounds containing 1,3-thiazole or hydrogenated 1,3-thiazole rings
    • C07D277/60—Heterocyclic compounds containing 1,3-thiazole or hydrogenated 1,3-thiazole rings condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D277/62—Benzothiazoles
    • C07D277/68—Benzothiazoles with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached in position 2
    • C07D277/70—Sulfur atoms
    • C07D277/76—Sulfur atoms attached to a second hetero atom
    • C07D277/80—Sulfur atoms attached to a second hetero atom to a nitrogen atom

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Abstract

本发明涉及化工合成领域，特别公开了一种利用微通道反应器制备橡胶促进剂NS的方法。该利用微通道反应器制备橡胶促进剂NS的方法，包括由微混合器和微反应器连接而成的微通道反应器，特征在于：将促进剂M溶解于过量的叔丁胺中形成溶液，和次氯酸钠通过计量泵送入微混合器混合，然后送入微反应器中进行氧化反应；反应结束后进行抽滤、滤饼水洗和烘干，得到促进剂NS。本发明通过使用微通道反应器来制备促进剂NS，反应时间和反应温度精确控制，反应时间缩短，反应的转化率提高，高通量，产品的质量稳定，有利于放大生产，安全性高，可以有效客服传统反应釜的缺点。

Description

利用微通道反应器制备橡胶促进剂NS的方法
（一）技术领域
本发明涉及化工合成领域，特别涉及一种利用微通道反应器制备橡胶促进剂NS的方法。
（二）背景技术
促进剂NS，化学名称为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，分子式C11H14N2S2，相对分子质量为238.37，也叫促进剂TBBS，产品外观为淡黄棕色粉末，相对密度1.30，熔点110℃，易溶于苯、四氯化碳、乙酸乙酯、丙酮、乙醇，溶于汽油，不溶于水。
促进剂NS的结构式如下式所示：
。
促进剂MBTS是一类伯胺基通用型主促进剂，在硫化过程中不会产生致癌的亚硝胺类有毒物质。天然胶、顺丁胶、异戊胶、丁苯胶与再生胶的后效性促进剂，尤其适用于含碱性较强的炭黑胶料。操作温度下安全，抗焦烧性强、硫化速度快，定伸强度高，能提高合成胶的使用比例。低毒高效，，具有优异的综合性能，被称为标准促进剂。广泛用于子午线轮胎的生产。可同醛胺、胍类、秋兰姆类促进剂并用，与防焦剂PVI并用时，构成良好的硫化体系。主要用于轮胎、胶鞋、胶管、胶带、电缆的制造生产。
橡胶促进剂NS的合成方法主要是以促进剂M为原料，使用氧化剂氧化得到。通常使用的氧化剂有双氧水、氧气、次氯酸钠等，氧气氧化法溶剂量大，且在反应体系内氧气和反应原料胺类形成的混合气体在爆炸极限范围内，属于高危反应体系，双氧水氧能力弱，收率低。
近些年来，由于微通道反应器装备在其他化学工业中的成功应用而引起越来越广泛地关注。微通道有极大的比表面积，由此带来的根本优势是极大的换热效率和混合效率，可以精确控制反应温度和反应物料胺精确配比瞬时混合反应，这些都是提高收率、选择性、安全性，以及提高产品质量的关键因素。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种反应过程简单、安全，转化率高的利用微通道反应器制备橡胶促进剂NS的方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种利用微通道反应器制备橡胶促进剂NS的方法，包括由微混合器和微反应器连接而成的微通道反应器，特征在于：将促进剂M溶解于过量的叔丁胺中形成溶液，和次氯酸钠通过计量泵送入微混合器混合，然后送入微反应器中进行氧化反应；反应结束后进行抽滤、滤饼水洗和烘干，得到促进剂NS。
本发明将微通道反应器应用于促进剂NS的制备中，形成连续制备NS的工艺，克服了氧化过程中的剧烈放热造成叔丁胺逸出及产品质量差的问题，可在常温常压下或稍高于反应温度下反应，最终得到高转化率、高质量的促进剂NS；且滤液蒸馏后可回收叔丁胺循环利用。
本发明的更优技术方案为：
所述促进剂M、叔丁胺和次氯酸钠的摩尔比为1:1-20：1-3，促进剂M和叔丁胺的摩尔比优选1:1-12；次氯酸钠中的有效氯含量为13%。
所述促进剂M中添加有占其重量千分之一到千分之五的催化剂。
所述促进剂M与叔丁胺的混合溶液中通有氧气，提高溶液的含氧量，为后期的氧化反应提供前提条件。
所述微反应器中，反应温度为10-50℃，优选30-40℃；停留时间为0.5-30min，优选1-10min；更优的是，反应温度为38℃，停留时间为10min。
所述微混合器为Y型、T型或J型混合器，其进料口通过连接管连接有1-3个物料进口，其出料的流速为0.04-5mL/min，优选0.5mL/min。
所述微反应器为管式微反应器，内径为0.5-3.0mm，优选1mm；长度为0.5-20m。
本发明的反应式如下：
。
与现有技术相比，本发明具有如下优势：
（1）本发明通过使用微通道反应器来制备促进剂NS，反应时间和反应温度精确控制，反应时间缩短，反应的转化率提高，高通量，产品的质量稳定，有利于放大生产，安全性高，可以有效客服传统反应釜的缺点；
（2）本发明对设备的损耗低，可以连续不间断的进行反应，同时本发明操作简单，安全性能高，具有良好的工业应用前景。
（四）附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的工艺流程示意图。
（五）具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1：
称取50g促进剂M加入220g的叔丁胺调配成溶液，再取180g的次氯酸钠（有效氯含量为13%），通过流量泵驱动两相溶液经过Y混合器进入盘管径1mm的反应器中，微反应器的流速为1mL/min，反应液在反应器内停留时间为5min，反应温度为30℃。一个周期后开始收集反应液。经检测确定收率为97.9%，熔点105.2℃，外观为白色粉末。
实施例2：
称取50g促进剂M加入220g的叔丁胺调配成溶液，再通30g的氧气，通过流量泵驱动两相溶液经过Y混合器进入盘管径1mm的反应器中，微反应器的流速为0.5mL/min，反应液在反应器内停留时间为10min，反应温度为30℃。一个周期后开始收集反应液。经检测确定收率为98.2%，熔点105.5℃，外观为白色粉末。
实施例3：
称取50g促进剂M加入220g的叔丁胺调配成溶液，再取180g的次氯酸钠（有效氯含量为13%），通过流量泵驱动两相溶液经过Y混合器进入盘管径1mm的反应器中，微反应器的流速为0.25mL/min，反应液在反应器内停留时间为20min，反应温度为30℃。一个周期后开始收集反应液。经检测确定收率为98.2%，熔点105.1℃，外观为白色粉末。
实施例4：
称取50g促进剂M加入220g的叔丁胺调配成溶液，再取180g的次氯酸钠（有效氯含量为13%），通过流量泵驱动两相溶液经过Y混合器进入盘管径1mm的反应器中，微反应器的流速为0.5mL/min，反应液在反应器内停留时间为10min，反应温度为40℃。一个周期后开始收集反应液。经检测确定收率为98.4%，熔点105.0℃，外观为白色粉末。
实施例5：
称取50g促进剂M加入220g的叔丁胺调配成溶液，再取180g的次氯酸钠（有效氯含量为13%），通过流量泵驱动两相溶液经过Y混合器进入盘管径1mm的反应器中，微反应器的流速为0.5mL/min，反应液在反应器内停留时间为10min，反应温度为20℃。一个周期后开始收集反应液。经检测确定收率为97.6%，熔点104.8℃，外观为白色粉末。

Claims (10)

1.一种利用微通道反应器制备橡胶促进剂NS的方法，包括由微混合器和微反应器连接而成的微通道反应器，特征在于：将促进剂M溶解于过量的叔丁胺中形成溶液，和次氯酸钠通过计量泵送入微混合器混合，然后送入微反应器中进行氧化反应；反应结束后进行抽滤、滤饼水洗和烘干，得到促进剂NS。
2.根据权利要求1所述的利用微通道反应器制备橡胶促进剂NS的方法，其特征在于：所述促进剂M、叔丁胺和次氯酸钠的摩尔比为1:1-20：1-3，次氯酸钠中的有效氯含量为13%。
3.根据权利要求1所述的利用微通道反应器制备橡胶促进剂NS的方法，其特征在于：所述促进剂M中添加有占其重量千分之一到千分之五的催化剂。
4.根据权利要求1所述的利用微通道反应器制备橡胶促进剂NS的方法，其特征在于：所述促进剂M与叔丁胺的混合溶液中通有氧气。
5.根据权利要求1所述的利用微通道反应器制备橡胶促进剂NS的方法，其特征在于：所述微反应器中，反应温度为10-50℃，停留时间为0.5-30min。
6.根据权利要求1所述的利用微通道反应器制备橡胶促进剂NS的方法，其特征在于：所述微混合器为Y型、T型或J型混合器，其进料口通过连接管连接有1-3个物料进口，其出料的流速为0.04-5mL/min。
7.根据权利要求1所述的利用微通道反应器制备橡胶促进剂NS的方法，其特征在于：所述微反应器为管式微反应器，内径为0.5-3.0mm，长度为0.5-20m。
8.根据权利要求1所述的利用微通道反应器制备橡胶促进剂NS的方法，其特征在于：所述促进剂M和叔丁胺的摩尔比优选1:1-12。
9.根据权利要求5所述的利用微通道反应器制备橡胶促进剂NS的方法，其特征在于：所述微反应器中，反应温度为30-40℃，停留时间为1-10min。
10.根据权利要求6、7或8所述的利用微通道反应器制备相加促进剂NS的方法，其特征在于：所述微反应器中，反应温度为38℃，停留时间为10min；微混合器的出料流速为0.5mL/min，微反应器的内径为1mm。
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