JP2000239287A - ジチオリン酸ポリスルフィド混合物の製造方法 - Google Patents

ジチオリン酸ポリスルフィド混合物の製造方法

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JP2000239287A JP2000039488A JP2000039488A JP2000239287A JP 2000239287 A JP2000239287 A JP 2000239287A JP 2000039488 A JP2000039488 A JP 2000039488A JP 2000039488 A JP2000039488 A JP 2000039488A JP 2000239287 A JP2000239287 A JP 2000239287A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩化硫黄を使用しないジチオリン酸ポリスル
フィド混合物の製造方法、ならびに、硫黄安定性のジチ
オリン酸ポリスルフィド混合物を提供する。 【解決手段】 ジチオリン酸ジスルフィドを高温で硫黄
と反応させてジチオリン酸ポリスルフィド混合物を得る
ことによって上記課題が解決される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジチオリン酸ジス
ルフィドから開始するジチオリン酸ポリスルフィド混合
物の新規な製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ジチオリン酸ポリスルフィドは、ゴムの
加硫のための加硫剤または加硫促進剤として使用するこ
とが既知である(DE 19 36 694、DE 22
49 090およびDE 44 31 727を参照)。ジ
チオリン酸ポリスルフィドは、対応するジチオリン酸ま
たはそのアルカリ金属塩および塩化硫黄(例えば、二塩
化二硫黄または二塩化硫黄)から製造することができ
る。
【0003】ジチオリン酸と塩化硫黄との反応の欠点に
は、塩化硫黄の高い腐食性およびその不快な臭気が含ま
れる。これは、取扱いの問題を起こし、適当かつ複雑な
プラントおよび装置を必要とする。さらに、欧州特許出
願公開No.0 383 102によれば、二塩化硫黄は
非常に不均化しやすく、ジチオリン酸トリスルフィド
は、この方法を用いて直接的に得ることができない。
【0004】さらに、前述の方法を用いて得られるジチ
オリン酸テトラスルフィドは、その低い安定性のため
に、硫黄を脱離する傾向を持つ。これを防ぐために、例
えばDE 44 31 727に記載されているように、
硫黄の析出に対してジチオリン酸テトラスルフィドを安
定化させることが必要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、塩化
硫黄の使用を回避し、硫黄安定性のジチオリン酸ポリス
ルフィド混合物を与えるジチオリン酸ポリスルフィド混
合物の製造方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、式:
【化7】 [式中、R1〜R4は、同一または異なって、直鎖または
分岐鎖のC1〜C18アルキル基、C1〜C18アルケニル
基、C5〜C28シクロアルキル基、C5〜C28シクロアル
ケニル基、ならびに、C6〜C28アリール基またはC7
28アラルキル基であり、nは、2.5〜3.5の数であ
る]で示されるジチオリン酸ポリスルフィド混合物の製
造方法であって、式:
【化8】 [式中、R1〜R4は上記と同じである]で示されるジチオ
リン酸ジスルフィドを0.5〜1.5モルの硫黄と、所望
により溶媒の存在下に100〜140℃の温度で反応さ
せることを特徴とする製造方法を提供するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】数値nは、分子中の硫黄鎖分布に
従って統計学的に決定される。
【0008】上述の式中のR1〜R4基は、ポリスルフィ
ドの後の使用に対して破壊性ではない適当な基(特に、
アルキル基およびシクロアルキル基を挙げることができ
る)によって置換されてよい。
【0009】好ましいR1〜R4基は、C6〜C12アルキ
ル基、特にC8〜C12アルキル基、特に分岐したアルキ
ル基、例えば2−エチルヘキシルである。
【0010】本発明に従って製造されるジチオリン酸ポ
リスルフィド混合物は、nが2.8〜3.3であるものが
好ましい。
【0011】また、本発明の方法において使用されるジ
チオリン酸ジスルフィドは既知であり、例えば、Journa
l of Applied Polymer Science[vol.19、p865〜877(1
975)]に記載されている。ジスルフィドは、例えば、過
酸化水素またはHOClまたは臭化カリウムと過酸化水
素の混合物を用いてジチオリン酸を酸化することによっ
て製造される。
【0012】本発明の方法においては、使用するジスル
フィドを、0.8〜1.3モルの元素硫黄と反応させるの
が好ましく、110℃〜130℃、特に120〜130
℃の温度で反応させるのが好ましい。
【0013】この反応を溶液中で行う場合、使用する溶
媒は、特に脂肪族溶媒(例えばナフサ)、芳香族溶媒
(例えばトルエン)またはハロゲン化芳香族溶媒(例え
ばクロロベンゼン)である。もちろん、これら溶媒を互
いとの混合物として使用してもよい。
【0014】溶媒の量は、適当な予備試験によって容易
に決めることができる。通常の溶媒量は、使用するジス
ルフィドの重量に対して、0.1〜50重量%である。
【0015】さらに、あらゆる起こりうる変色を防ぐた
めに、過酸化水素を本発明の反応に添加することができ
る。この場合、過酸化水素は、使用するジスルフィドの
重量に対して、0.1〜5重量%の量で用いる。
【0016】用いる反応条件に依存して、反応時間は約
10分から約6時間の範囲である。
【0017】本発明に従って製造されたジチオリン酸ポ
リスルフィドは、特に硫黄安定性である(即ち、硫黄結
晶を析出する傾向を示さない)ので、これらは天然およ
び合成ゴムの加硫ならびに天然および合成ゴムラテック
スのラテックス加硫のための硫黄供与体としての使用に
特に適する。
【0018】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもので
はない。これら実施例において、全ての部数および%表
示は、他に記載することがなければ重量に基づく。
【0019】実施例1 147mg(KOH/g)の酸価を有するO,O-ジ−2
−エチルヘキシルジチオリン酸ジエステル(C8−DT
PS)(999.0g、2.6179モル)および臭化カ
リウム(1.0g、0.0084モル)を、最初に室温
で、撹拌機、滴下漏斗、ガス流入口および還流冷却器を
備えたフラスコ中に入れ、30℃の温度に調節した。
【0020】次いで、過酸化水素(163.2g、1.4
399モル)を、強い発熱反応の際の温度が40℃±5
℃を超えないようにして滴下した。
【0021】相分離を促進するために、ナフサ80〜1
10(50g)および塩化ナトリウム(10g)を添加
し、相が明瞭に分離するまでこのバッチを40℃±5℃
で放置した。
【0022】底部の水相を分離した。黄色の濁った有機
相を70℃±5℃に加熱し、真空(20〜60mバー
ル)下で蒸留した。次いで、この相を、1%の珪藻土に
通して濾過した。
【0023】第二段階の反応のために、このバッチに窒
素を5分間流した。次いで、硫黄(46.1g、1.43
99モル)を添加し、この反応混合物を122℃±2℃
に加熱し、硫黄を反応させた。このバッチをこの温度で
4時間撹拌した。
【0024】次いで、黄色生成物を濾過せずに充填する
ことができる。数ヶ月の貯蔵後であっても、この生成物
は濁りや析出を示さなかった。
【0025】得られたジチオリン酸ポリスルフィド混合
物における鎖分布を高速液体クロマトグラフィー(HP
LC)によって測定し、次の結果を得た。 n=1 0.8% n=4 19.9% n=2 29.2% n=5 8.1% n=3 35.5% n=6 4.4% ・HPLCシグナル面積に対する場合において、n=7
2.5%
【0026】比較例1 139.8mg(KOH/g)の酸価を有するO,O-ジ
−2−エチルヘキシルジチオリン酸ジエステル(C8
DTPS)(6000g、15モル)およびナフサ80
−100(300g)を、最初に室温で容器に入れた。
23.5%の水酸化ナトリウム溶液(2553.2g、1
5.0モル)を1.5時間以内で添加すると、温度が45
℃に上昇した。次いで、温度を55℃に上げ、続いてS
2−Cl2(1003g、7.4モル)を5時間以内で滴
下した。この混合物をさらに30分間撹拌し、反応を完
了させた。
【0027】次いで、このバッチを8%NaHCO3
液(約600g)を用いてpH7に調整した。良好な相
分離を達成するために、温度を65℃に上げ、水(12
00g)を添加した。
【0028】水相を分離した後、生成物を、水流真空下
に70℃で3時間蒸留した。次いで、濾過助剤を用い、
加熱真空フィルターを用いて生成物を濾過した。この生
成物は、わずか数時間の後に黄色の結晶析出物を生成し
た。これは元素の硫黄であることがわかった。
【0029】比較例2 139.8mg(KOH/g)の酸価を有するO,O-ジ
−2−エチルヘキシルジチオリン酸ジエステル(C8
DTPS)(6000g、15モル)およびナフサ80
−100(300g)を、最初に室温で容器に入れた。
23.5%の水酸化ナトリウム溶液(2553.2g、1
5.0モル)を1.5時間以内で添加すると、温度が45
℃に上昇した。次いで、温度を55℃に上げ、続いてS
2−Cl2(1003g、7.4モル)を5時間以内で滴
下した。この混合物をさらに30分間撹拌し、反応を完
了させた。
【0030】次いで、このバッチを8%NaHCO3
液(約600g)を用いてpH7に調整した。良好な相
分離を達成するために、温度を65℃に上げ、水(12
00g)を添加した。
【0031】水相を分離した後、硫黄析出に対する安定
化を与えるために、2−エチルヘキサン酸(282g)
および酸化亜鉛(180g)を65℃で少しづつ添加し
た。添加が完了した後、反応を70℃でさらに2時間続
けた。
【0032】この生成物を、水流真空下に70℃で3時
間蒸留することによって乾燥した。次いで、濾過助剤を
用い、加熱真空フィルターを用いて生成物を濾過した。
この生成物は、わずか数日の後に黄色の結晶析出物を生
成した。これは元素の硫黄であることがわかった。
【0033】本発明を、説明の目的で前記に詳細に記載
したが、このような詳細は、該目的のためのみのもので
あって、特許請求の範囲による限定を除いて、本発明の
思想および範囲から逸脱することなく、当業者によって
変更が為されうることを理解すべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルフレート・パウリ ドイツ連邦共和国68799ライリンゲン、イ ム・オープストガルテン9番 (72)発明者 ヨアヒム・ヘクマン ドイツ連邦共和国67117リムブルガーホフ、 ジークレシュトラーセ7ベー番 (72)発明者 クレメンス・シュードク ドイツ連邦共和国67240ボーベンハイム− ロクスハイム、ガウシュトラーセ20番 (72)発明者 トーマス・フリュー ドイツ連邦共和国67061ルートヴィッヒシ ャフェン、グリュナーシュトラーセ10番

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式: 【化1】 [式中、R1〜R4は、同一または異なって、直鎖または
    分岐鎖のC1〜C18アルキル基、C1〜C18アルケニル
    基、C5〜C28シクロアルキル基、C5〜C28シクロアル
    ケニル基、ならびに、C6〜C28アリール基またはC7
    28アラルキル基であり、 nは2.5〜3.5の数である]で示されるジチオリン酸
    ポリスルフィド混合物の製造方法であって、式: 【化2】 [式中、R1〜R4は上記と同じである]で示されるジチオ
    リン酸ジスルフィドを0.5〜1.5モルの硫黄と、所望
    により溶媒の存在下に100〜140℃の温度で反応さ
    せる工程を含む製造方法。
  2. 【請求項2】 式: 【化3】 [式中、R1〜R4は、同一または異なって、直鎖または
    分岐鎖のC1〜C18アルキル基、C1〜C18アルケニル
    基、C5〜C28シクロアルキル基、C5〜C28シクロアル
    ケニル基、ならびに、C6〜C28アリール基またはC7
    28アラルキル基であり、 nは2.5〜3.5の数である]で示されるジチオリン酸
    ポリスルフィド混合物を含む天然および合成ゴムの加硫
    のための硫黄供与体であって、 該ジチオリン酸ポリスルフィド混合物が、式: 【化4】 [式中、R1〜R4は上記と同じである]で示されるジチオ
    リン酸ジスルフィドを0.5〜1.5モルの硫黄と、所望
    により溶媒の存在下に100〜140℃の温度で反応さ
    せることによって製造されるものである硫黄供与体。
  3. 【請求項3】 式: 【化5】 [式中、R1〜R4は、同一または異なって、直鎖または
    分岐鎖のC1〜C18アルキル基、C1〜C18アルケニル
    基、C5〜C28シクロアルキル基、C5〜C28シクロアル
    ケニル基、ならびに、C6〜C28アリール基またはC7
    28アラルキル基であり、 nは2.5〜3.5の数である]で示されるジチオリン酸
    ポリスルフィド混合物を含む天然および合成ゴムラテッ
    クスのラテックス加硫のための硫黄供与体であって、 該ジチオリン酸ポリスルフィド混合物が、式: 【化6】 [式中、R1〜R4は上記と同じである]で示されるジチオ
    リン酸ジスルフィドを0.5〜1.5モルの硫黄と、所望
    により溶媒の存在下に100〜140℃の温度で反応さ
    せることによって製造されるものである硫黄供与体。
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