CN108341790A - 一种光催化有机合成促进剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及促进剂生产技术领域，尤其涉及一种光催化有机合成促进剂的方法，包括以下步骤：（1）将300~500重量份10~50wt%的M‑Na盐溶液、0.5~5重量份的5~35wt%的双氧水和0.1~10重量份的光催化剂加入到光催化反应器中，于氙灯照射下，搅拌条件下反应；（2）取样并测量其pH值，当pH值为4.0~8.0时，停止反应，抽滤、水洗、过滤、干燥得橡胶促进剂DM产品。本发明避免使用硝酸、硫酸强腐蚀性性化学试剂，制备条件温和，低能降耗，整个工艺中没有产生过多的废水，降低水处理工程的压力，工艺条件容易控制，操作简单，有利于实现国家所倡导的环保节能产业。
Description
技术领域
本发明涉及促进剂生产技术领域，尤其涉及一种低能耗、高性能的光催化有机合成促进剂的方法。
背景技术
促进剂，是硫化促进剂的简称，指能促进硫化作用的物质。可缩短橡胶的硫化时间或降低硫化温度，减少硫化剂用量及提高橡胶的物理机械性能等。可分为无机促进剂与有机促进剂两大类。无机促进剂中，除氧化锌、氧化镁、氧化铅等少量使用外，其余主要用作助促进剂，大部分是有机促进剂。其中，二硫化二苯并噻唑（简称DM）广泛用于轮胎、软管、橡胶垫、防水布、胶管、电线、电缆、胶鞋等非食品应用的橡胶制品。以及用作天然胶、合成胶、再生胶的通用型促进剂，高纯度的DM（医药级）是制造头孢类消炎药的重要医药中间体，因此，开展促进剂DM的研究具有很重要的意义。
目前，二硫化二苯并噻唑促进剂DM的主要生产工艺有亚硝酸钠法和双氧水法，多采用致癌物亚硝酸钠、氯气等作为氧化剂，亚硝酸钠法由于其氧化过程成有致癌物质产生，面临着被淘汰的局面，而双氧水法大部分则采用先将原料促进剂M（2-巯基苯并噻唑）与氢氧化钠溶液反应，生成M-Na盐，然后在与实现由双氧水和硫酸配置好的氧化剂进行氧化，整个规程中产生大量的废水，给水处理工程带来了很大的压力，工艺条件不易控制，操作复杂，能耗过大，不利于实现国家所倡导的环保节能产业。
中国专利文献上公开了“一种橡胶促进剂及其制备方法”，其公告号为CN105837871A，该发明通过将天然橡胶与多种助剂混炼制得的橡胶促进剂不仅环保无毒，而且存储方便，在橡胶中分散更快更均匀，可明显缩短硫化时间提高硫化效率。但是，该发明的橡胶促进剂及工艺并没有得到实质性的改进，能耗高，性能一般。因此，环保促进剂的研发具有重要的研究意义。
发明内容
本发明为了克服传统促进剂危害健康的问题，提供了一种低能耗、环境友好、高性能的光催化有机合成促进剂的方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种光催化有机合成促进剂的方法，包括以下步骤：
（1）将300~500重量份10~50wt%的M-Na盐溶液、0.5~5重量份的5~35wt%的双氧水和0.1~10重量份的光催化剂加入到光催化反应器中，于氙灯照射下，搅拌条件下反应；
（2）取样并测量其pH值，当pH值为4.0~8.0时，停止反应，抽滤、水洗、过滤、干燥得橡胶促进剂DM产品。
本发明采用光催化有机合成的技术制备橡胶促进剂DM产品，利用光催化氧化2-巯基苯并噻唑（MBT）的钠盐，制备橡胶促进剂二硫化二苯并噻唑（DM），其反应机理如下：当用能量等于或大于带隙能的光照射催化剂时，价带上的电子被激发，越过禁带进入导带，同时在价带上产生相应的空穴,即生成电子/空穴对。由于半导体能带的不连续性,电子和空穴的寿命较长，在电场作用下或通过扩散的方式运动，与吸附在催化剂粒子表面上的物质发生氧化还原反应，或者被表面晶格缺陷俘获。本发明的制备工艺避免使用硝酸、硫酸强腐蚀性性化学试剂，制备条件温和，低能降耗，整个规程中没有产生过多的废水，降低水处理工程的压力，工艺条件容易控制，操作简单，有利于实现国家所倡导的环保节能产业。
作为优选，所述光催化剂为紫外光响应光催化剂，所述氙灯为紫外氙灯。
作为优选，所述紫外光响应光催化剂为纳米二氧化钛。
作为优选，所述光催化剂为可见光响应光催化剂，所述氙灯为可见光氙灯。
作为优选，所述可见光响应光催化剂为纳米CuBO2或纳米Cu3B2O6。
作为优选，步骤（1）中，所述M-Na盐溶液的制备方法为：将60~80重量份的MBT加入到装有100~120重量份20wt%的NaOH溶液的烧杯中，加热至70~75°C，制得M-Na盐溶液。
作为优选，步骤（1）中，所述M-Na盐溶液的pH值控制在10~12。
作为优选，步骤（1）中，搅拌反应的温度为25~60℃，反应时间为2~6h。
作为优选，步骤（2）中，干燥气氛为真空，干燥温度为40~60℃，干燥时间3~5h。
因此，本发明具有如下有益效果：避免使用硝酸、硫酸强腐蚀性性化学试剂，制备条件温和，低能降耗，整个工艺中没有产生过多的废水，降低水处理工程的压力，工艺条件容易控制，操作简单，有利于实现国家所倡导的环保节能产业。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例1
一种光催化有机合成促进剂的方法，包括以下步骤：
（1）将60Kg的MBT加入到装有100Kg的20wt%的NaOH溶液的烧杯中，加热至70°C，制得pH为10的M-Na盐溶液；
（2）将300kg 10wt%的M-Na盐溶液、0.5kg的35wt%的双氧水和0.1kg的纳米二氧化钛加入到光催化反应器中，于紫外氙灯照射下，搅拌条件下，于25℃，反应时间为6h；
（3）取样并测量其pH值，当pH值为4.0时，停止反应，抽滤、水洗、过滤，40℃条件下真空干燥5h，制得橡胶促进剂DM产品。
实施例2
一种光催化有机合成促进剂的方法，包括以下步骤：
（1）将80Kg的MBT加入到装有120Kg20wt%的NaOH溶液的烧杯中，加热至75°C，制得pH为12的M-Na盐溶液；
（2）将500Kg 50wt%的M-Na盐溶液、5Kg的5wt%的双氧水和0.1~10Kg的纳米CuBO2加入到光催化反应器中，于可见光氙灯照射下，搅拌条件下，于60℃，反应时间为2h；
（3）取样并测量其pH值，当pH值为8.0时，停止反应，抽滤、水洗、过滤， 60℃条件下真空干燥3h，制得橡胶促进剂DM产品。
实施例3
一种光催化有机合成促进剂的方法，包括以下步骤：
（1）将70Kg的MBT加入到装有100~120Kg20wt%的NaOH溶液的烧杯中，加热至70~75°C，制得pH为11的M-Na盐溶液；
（2）将500Kg 40wt%的M-Na盐溶液、0.5~5Kg的20wt%的双氧水和5Kg的纳米Cu3B2O6加入到光催化反应器中，于可见光氙灯照射下，搅拌条件下，于30℃，反应时间为4h；
（3）取样并测量其pH值，当pH值为6.0时，停止反应，抽滤、水洗、过滤，50℃条件下真空干燥4h，制得橡胶促进剂DM产品。对实施例1-3制得的橡胶促进剂DM产品的性能指标做检测，结果如表1所示：
表1 检测结果
| 性能指标 | 收率（%） | 堆密度（g/mL） | 熔点（℃） |
| 实施例1 | 96 | 0.35 | 169.9 |
| 实施例2 | 94 | 0.42 | 170.2 |
| 实施例3 | 98 | 0.36 | 168.5 |
由表1可以看出，采用本发明光催化有机合成促进剂的方法制得的橡胶促进剂DM产品的性能指标均达标，且大颗粒的制品为后续的包装分离提供了极大便利。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (9)
1.一种光催化有机合成促进剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将300~500重量份10~50wt%的M-Na盐溶液、0.5~5重量份的5~35wt%的双氧水和0.1~10重量份的光催化剂加入到光催化反应器中，于氙灯照射下，搅拌条件下反应；
（2）取样并测量其pH值，当pH值为4.0~8.0时，停止反应，抽滤、水洗、过滤、干燥得橡胶促进剂DM产品。
2.根据权利要求1所述的一种光催化有机合成促进剂的方法，其特征在于，所述光催化剂为紫外光响应光催化剂，所述氙灯为紫外氙灯。
3.根据权利要求2所述的一种光催化有机合成促进剂的方法，其特征在于，所述紫外光响应光催化剂为纳米二氧化钛。
4.根据权利要求1所述的一种光催化有机合成促进剂的方法，其特征在于，所述光催化剂为可见光响应光催化剂，所述氙灯为可见光氙灯。
5.根据权利要求4所述的一种光催化有机合成促进剂的方法，其特征在于，所述可见光响应光催化剂为纳米CuBO2或纳米Cu3B2O6。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种光催化有机合成促进剂的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述M-Na盐溶液的制备方法为：将60~80重量份的MBT加入到装有100~120重量份20wt%的NaOH溶液的烧杯中，加热至70~75℃，制得M-Na盐溶液。
7.根据权利要求6所述的一种光催化有机合成促进剂的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述M-Na盐溶液的pH值控制在10~12。
8.根据权利要求6所述的一种光催化有机合成促进剂的方法，其特征在于，步骤（1）中，搅拌反应的温度为25~60℃，反应时间为2~6h。
9.根据权利要求8所述的一种光催化有机合成促进剂的方法，其特征在于，步骤（2）中，干燥气氛为真空，干燥温度为40~60℃，干燥时间3~5h。
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