CN108863874A - 一种连续合成二苄基二硫代氨基甲酸钠的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种橡胶硫化促进剂原料二苄基二硫代氨基甲酸钠的连续化制备方法。该方法以二苄胺、二硫化碳、NaOH为原料，通过有机溶剂和水溶液构建两相反应体系，利用二苄基二硫代氨基甲酸的低溶解性抑制副产物的形成，缩短反应时间，实现二苄基二硫代氨基甲酸钠的连续合成。该过程可以使用串联的混合器和反应釜完成，有机溶剂和未反应二苄胺可以循环使用，产物单程收率达到98％以上，成本低、生产效率高。

Description

一种连续合成二苄基二硫代氨基甲酸钠的方法

技术领域

本发明属于化学化工技术领域，具体涉及一种橡胶硫化促进剂原料二苄基二硫代氨基甲酸钠的制备方法。

背景技术

橡胶硫化促进剂是一种重要的精细化工品，在橡胶硫化过程中起到引发硫化过程，提高生产效率的作用，同时也能改善硫化橡胶的机械性能。二硫化四苄基秋兰姆(简称TBzTD)是一种绿色的橡胶硫化促进剂，它具有分子量大、熔点高、挥发性低、不易分解等特点，它在硫化时不会生成致癌物N-亚硝胺，因此主要用来取代二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)在橡胶硫化中的作用。

二硫化四苄基秋兰姆主要通过在水溶液内氧化二苄基二硫代氨基甲酸钠的方式获得，其原料二苄基二硫代氨基甲酸钠(其结构式如下所示)的制备过程对于TBzTD的生产效率和产品质量尤为重要。

传统合成二苄基二硫代氨基甲酸钠的方法是在搅拌釜内首先将NaOH水溶液与二苄胺混合，再向混合液中滴加CS₂进行反应(中国专利CN1827596A、CN1944505A、CN101462993A)。由于在反应体系内高浓度的二苄胺和CS₂直接混合，因此体系内形成大量的副产物二苄基二硫代氨基甲酸铵盐(其结构式如下所示)。虽然该物质可以进一步和NaOH反应形成二苄基二硫代氨基甲酸钠，但是因其不溶于水，所以将副产物转化成为二苄基二硫代氨基甲酸钠的过程十分缓慢，从而也导致了二苄基二硫代氨基甲酸钠的形成过程十分缓慢，难以实现连续化生产。

中国专利CN104829509A通过向反应过程中添加季铵盐相转移催化剂的方法提高反应速率，但是该物质难以与最终产物二硫化四苄基秋兰姆分离。中国专利CN106831515A中公开了利用微反应器连续制备二硫化四苄基秋兰姆的方法，虽然高效设备的引入大大缩短了生产时间，但是其利用乙醇、甲醇或异丙醇作溶剂构建的均相反应体系不易溶剂的回收和纯化。类似的，以甲苯为代表的芳烃溶剂CN102731355A，由于部分溶于水也对后续的溶剂分离和纯化过程带来影响。于此，本发明提出采用烷烃这类低水溶性溶剂溶解二苄胺并且和NaOH水溶液构成两相反应体系的思路。该方法通过溶剂稀释二苄胺，同时利用二苄基二硫代氨基甲酸在溶剂中的低溶解性，抑制其与二苄胺进一步反应，降低副产物形成几率。反应结束之后，溶剂无需纯化，通过简单的相分离和产物分开，即可重复利用。

发明内容：

本发明提出了一种基于两相体系，连续化合成二苄基二硫代氨基甲酸钠的方法，包括以下步骤：首先将原料二苄胺和有机溶剂混合，形成二苄胺的有机溶液，然后将二苄胺的有机溶液和NaOH水溶液在高效混合设备内混合，形成油水两相乳液，再将该乳液和CS₂通过高效混合设备混合引发反应，之后将反应液送入搅拌釜内进一步反应30～120min，最后将产物溶液置于相分离器中分成油水两相，水相为二苄基二硫代氨基甲酸钠水溶液，油相为有机溶剂，将油相用于配置二苄胺溶液循环使用。

进一步，所述的有机溶剂包括：辛烷、庚烷、己烷、环己烷、6#抽提溶剂油等烷烃溶剂。所述的二苄在有机溶液中质量分数为10％～50％，NaOH在水溶液中质量分数为1％～5％，二苄胺、CS₂和NaOH的摩尔比为1.0:1.0:1.0～1.05。

进一步，所述的高效混合器选自：微混合器、高效静态混合器、膜分散混合器、高速乳化机。

进一步，所述的反应过程温度为10～50℃，相分离过程温度为30～60℃。

本发明的有益效果为：(1)反应过程可以通过串联的高效混合器、搅拌釜和相分离器实施；(2)所用的有机溶剂可以循环使用，降低成本，保护环境；(3)产物为水溶液，可以进一步开展氧化反应生成TBzTD。

附图说明：

图1为本发明连续化合成二苄基二硫代氨基甲酸钠工艺流程图。

图中：1—高效混合器；2—高效混合器；3—搅拌反应釜；4—相分离器；A—二苄胺；B—有机溶剂；C—NaOH溶液；D—CS₂；E—二苄基二硫代氨基甲酸钠水溶液。

具体实施方式：

下面通过附图和实施例对本发明进行进一步说明。

一种连续合成二苄基二硫代氨基甲酸钠的方法，所述方法由串联的高效混合器1、2，搅拌反应釜3和相分离器4(如图1所示)实施。

按照图1所示工艺路线，采用计量泵输送反应原料，水浴夹套控制反应温度和相分离温度，得到产品二苄基二硫代氨基甲酸钠溶液，利用液相色谱分析水相产物含量，计算产物收率。

具体实验结果如下：

上述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的实施例。基于本发明中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种连续合成二苄基二硫代氨基甲酸钠的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将原料二苄胺和有机溶剂混合，形成二苄胺的有机溶液；

2)将二苄胺的有机溶液和NaOH水溶液混合，形成油水两相乳液，再将该乳液与CS₂混合，引发反应，随后将反应液进一步反应30～120min；

3)将步骤2)所得产物溶液分离成油水两相，水相为二苄基二硫代氨基甲酸钠水溶液，油相为有机溶剂，将油相循环回步骤(1)配置二苄胺溶液使用。

2.根据权利要求1所述的的方法，其特征在于，步骤1)所述有机溶剂包括：辛烷、庚烷、己烷、环己烷、6#抽提溶剂油。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中二苄胺在有机溶液中质量分数为10％～50％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中NaOH在水溶液中质量分数为1％～5％；二苄胺、CS₂和NaOH的摩尔比为1.0:1.0:1.0～1.05。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述混合使用微混合器、高效静态混合器、膜分散混合器或高速乳化机进行混合。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述进一步反应在置于搅拌釜内进行。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述反应在温度为10～50℃进行。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中所述分离在温度为30～60℃进行。