橡膠防焦劑ctp合成工藝及裝置的製作方法

2023-10-18 17:22:19 1

專利名稱：橡膠防焦劑ctp合成工藝及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種橡膠防焦劑CTP (N-環已基硫代鄰苯二甲醯亞胺)合成工藝，屬於精 細化工領域。
技術背景橡膠防焦劑CTP化學名稱為N -環已基硫代鄰苯二甲醯亞胺，廣泛應用於可用硫磺硫 化的彈性體，與各種通用促進劑並用有良好的防焦效果，參見CN1059906A環己烷氯化法 製取N-環己基硫代酞醯亞胺的背景技術部分。配用CTP無論是開放或高溫快速密煉，均可 以採用一段混煉工藝而有效防止膠料在操作期間產生早期硫化(焦燒)，同時又不妨礙硫 化促進劑的正常發揮，能實現橡膠生產中膠料的密封混煉，在膠料壓出、壓延、注壓或移 模硫化時，可以提高預熱溫度，從而改善操作性能，提高產品質量和產量。有關CTP合成專利文件還有中國專利文件CN1880305A( 2006100918409)公開了一種 製造N-(環己基硫代)鄰苯二甲醯亞胺的方法，其特徵在於，在芳香族烴與飽和烴的混合 溶劑中合成環己基硫基氯，然後，在芳香族烴與飽和烴混合溶劑中使環己基硫基氯與鄰苯 二甲醯亞胺反應。本申請引用該文件的全文作為現有技術。專利文件CN1063695A(921017006)也公開了一種橡膠防焦劑的製備方法，該發明通過 二環己基二硫化物和酞醯亞胺鹽製備N—環己基硫代酞醯亞胺，採用C4 C 1 0直鏈或 支鏈是C 1 C 2的烷烴類混合溶劑體系，氯化和縮合反應在同一反應器中完成，經機械 過濾，乾燥處理直接得到產品。上述製備方法的共同特點在於，反應工藝包括氯化、縮合、結晶、過濾和乾燥，其中 縮合反應都是將兩種物料混合在反應釜裡，這種方法會使部分鄰苯二甲醯亞胺被生成的 CTP所包裹，影響反應的效率。另外，混均所需時間長，環己基硫基氯又不穩定，反應收 率低。 發明內容針對現有技術的不足，本發明提供一種橡膠防焦劑CTP合成工藝，為了解決上述縮合過 程中，兩種反應物料的混合問題，本發明還提供一種管式反應器。本發明的技術方案如下一種橡膠防焦劑CTP合成方法，包括環己基硫基氯與鄰苯二甲醯亞胺鈉鹽進行縮合反 應，產物結晶、過濾和乾燥，其特徵在於先將-10 2CTC的環己基硫基氯與-3 2(rC的鄰苯 二甲醯亞胺鈉鹽分別通過各自的物料管以1: 0.9 1.1摩爾比連續加入到管式反應器中，同 時在管式反應器的夾套內通入保溫介質，管式反應器內的反應溫度在-15 2(TC,並不斷通 入氮氣，氮氣壓力控制在0.05 0. 3Mpa，環己基硫基氯與鄰苯二甲醯亞胺鈉鹽在管式反應器 中瞬間混合充分並反應，然後再使物料通入縮合釜，0 2(TC繼續攪拌保溫進行縮合反應20 100min。優選的，上述方法中管式反應器內的反應溫度為-5-10'C，進一步優選反應溫度為-5-5'C。本發明方法中使用的原料環己基硫基氯與鄰苯二甲醯亞胺鈉鹽可按現有技術製備，例 如在一個反應釜裡用氯氣、二環己基二硫化物和有機溶劑製備環己基硫基氯，同時在另一 個反應釜裡用鄰苯二甲醯亞胺和氫氧化鈉溶液製備鄰苯二甲醯亞胺鈉鹽。本發明方法中環己基硫基氯與鄰苯二甲醯亞胺鈉鹽縮合反應後的產物結晶、過濾和幹 燥均按現有技術。例如縮合反應後的產物結晶可以先管線結晶、再結晶釜內結晶，過濾的 濾液通過蒸餾回收有機溶劑進行再利用。下面對本發明的管式反應器作進一步說明作為一種實施本發明方法的專用設備，管式反應器的結構如圖l所示。 本發明管式反應器，包括圓柱腔體、物料進料管、氮氣通入管，兩根物料進料管與一 根氮氣通入管從腔體外上方通入腔體內，所述的三根管匯合併與一混料豎管連通，腔體內 下部倒錐型隔斷的中心設漏鬥狀混料管，腔體外壁設有保溫夾套，腔體底部有物料出口直 接通往縮合釜。優選的，上述圓柱腔體尺寸為》(200 800) mmX (600 1800) mm。 上述氮氣管位於兩根物料進料管之間的中心位置，兩根物料進料管對稱設置。 上述氮氣管還可以用作衝洗水管，在反應結束時通過該氮氣管用水衝洗反應器。 上述保溫夾套上開有保溫介質進、出口。保溫介質可以根據反應溫度-15 2(TC的保溫 要求任意選擇。保溫介質可以是乙醇、氯化鈣、氯化鈉、液氮或乙二醇，本發明優選乙二醇。 本發明管式反應器工作過程如下先通過氮氣管通入氮氣3-5min，以驅逐反應器裡的 有機溶劑蒸氣與空氣的混合氣，防止爆炸。然後將兩種物料按比例分別通過兩根物料進料管 通入，同時通入氮氣。物料通過混料豎管噴出，進入上腔室I實現第一次混合，再通過漏鬥 狀混料管噴出進入下腔室n進行二次混合，最後通過物料出料口排出，送往下一個縮合釜。 反應結束時，可利用氮氣通入管用水衝洗反應器，因此在


中氮氣通入管表示為氮氣 /水通入管。本發明在現有工藝路線中插入了管線式縮合反應器，本發明的管式反應器可使環己基 硫基氯與鄰苯二甲醯亞胺鈉鹽按反應比例瞬間均勻混合，打部分物料縮合反應，然後再投 加到縮合釜繼續進行縮合反應，使未反應部分充分反應完全，提高收率。通過增加管線縮 合反應可以減小環己基硫基氯的分解機會，因而使收率提高到92%以上，純度達到98%以 上。管式反應器外面的夾套充分保證了反應溫度，氮氣及水加入管在保證反應安全和促進 混合方面都起著重要的作用。

圖l為管式反應器的結構圖。其中，1、 2物料進料管；3氮氣/水通入管；4混料 豎管；5保溫夾套；6上腔室I; 7漏鬥狀混料管；8下腔室II; 9、 11保溫介質進、出 口； 10物料出口； 12倒錐型隔斷；13圓柱腔體。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明。 實施例1:管式反應器管式反應器結構如圖l所示。圓柱腔體13尺寸為4)200mmX800咖，兩根物料進料 管l、 2與一根氮氣通入管3從腔體外上方通入腔體內，三根管匯合併與一混料豎管4 連通，混料豎管4長30mm。氮氣通入管3位於兩根物料進料管1、 2之間的中心位置， 兩根物料進料管l、 2對稱設置。腔體內下部倒錐型隔斷12的中心設漏鬥狀混料管7， 漏鬥狀混料管7長80mm。腔體外壁設有保溫夾套5，保溫夾套5上開有保溫介質進、 出口9、 11。腔體底部有物料出口 IO直接通往縮合釜。實施例2:橡膠防焦劑CTP合成(1) 按現有技術在一個反應釜(也成氯化釜)裡用氯氣、二環己基二硫化物和有機 溶劑製備環己基硫基氯，同時在另一個反應釜裡用鄰苯二甲醯亞胺和氫氧化鈉溶液製備鄰 苯二甲醯亞胺鈉鹽。(2) 向管式反應器裡通入氮氣4min，以置換裡面的有機溶劑蒸氣與空氣的混合氣，管 式反應器尺寸為小200mmX600mm，結構如實施例1所述，保溫夾套5內使用的保溫介質是 乙二醇。(3) 然後將上述步驟(1)製備的環己基硫基氯與鄰苯二甲醯亞胺鈉鹽以1: 1摩爾比 分別通過兩根物料進料管連續加入到管式反應器中，控制加料速率為75 90mol/rain。反 應溫度在0 5'C，並不斷通入氮氣，壓力控制在O. 1 0.2Mpa 。管式反應器底部的物料出 口直接通往縮合釜。(4) 經過管式反應器中初次反應的物料再在縮合釜裡在攪拌下繼續保溫5'C反應 60min，得到橡膠防焦劑CTP、有機溶劑和水的混合物，再經過分水、結晶、壓濾和乾燥得到 成品橡膠防焦劑CTP。壓濾所得的有機溶劑經蒸餾回收進行重複利用，減壓烘乾揮發的溶劑通過溶劑回收裝 置進行回收。所得產品橡膠防焦劑CTP純度由現有傳統工藝的96.6%提高到98.2%，產品收率由 88. 5%提高到92. 1%。實施例3:橡膠防焦劑CTP合成，如實施例2所述，所不同的是將環己基硫基氯與鄰苯二甲醯亞胺鈉鹽以1: 1.1摩爾比分別通過兩根物料進料管連續加入到管式反應器中，保溫夾套5內使用的保溫介質是乙醇，反應溫度在-5 3'C，並不斷 通入氮氣，壓力控制在0.2 0.3Mpa 。經過管式反應器中初次反應的物料再在縮合釜裡在 攪拌下繼續保溫5 10'C反應50min，得到橡膠防焦劑CTP、有機溶劑和水的混合物，再經過 分水、結晶、壓濾和乾燥得到成品橡膠防焦劑CTP。所得產品橡膠防焦劑CTP純度由現有傳 統工藝的96. 6%提高到98. 5%，產品收率由88. 5%提高到92. 6%。
權利要求
1.一種橡膠防焦劑CTP合成方法，包括環己基硫基氯與鄰苯二甲醯亞胺鈉鹽進行縮合反應，產物結晶、過濾和乾燥，其特徵在於先將-10～20℃的環己基硫基氯與-3～20℃的鄰苯二甲醯亞胺鈉鹽分別通過各自的物料管以1∶0.9～1.1摩爾比連續加入到管式反應器中，同時在管式反應器的夾套內通入保溫介質，管式反應器內的反應溫度在-15～20℃，並不斷通入氮氣，氮氣壓力控制在0.05～0.3Mpa，環己基硫基氯與鄰苯二甲醯亞胺鈉鹽在管式反應器中瞬間混合充分並反應，然後再使物料通入縮合釜，0～20℃繼續攪拌保溫進行縮合反應20～100min。
2. 如權利要求1所述的橡膠防焦劑CTP合成方法，其特徵在於管式反應器內的反應溫度 -5-10。C;優選反應溫度-5-5°C。
3. —種實施權利要求1方法的管式反應器，其特徵在於包括圓柱腔體、物料進料管、 氮氣通入管，兩根物料進料管與一根氮氣通入管從腔體外上方通入腔體內，三根管匯合併 與一混料豎管連通，腔體內下部倒錐型隔斷的中心設漏鬥狀混料管，腔體外壁設有保溫夾 套，腔體底部有物料出口直接通往縮合釜。
4. 如權利要求3所述的管式反應器，其特徵在於所述圓柱腔體尺寸為4) (200 800) mmX (600 1800) ram。
5. 如權利要求3所述的管式反應器，其特徵在於所述氮氣管位於兩根物料進料管之間 的中心位置，兩根物料進料管對稱設置。
6. 如權利要求3所述的管式反應器，其特徵在於所述氮氣管還用作衝洗水管，在反應 結束時通過該氮氣管用水衝洗反應器。
7. 如權利要求3所述的管式反應器，其特徵在於所述保溫夾套上開有保溫介質進、出(□。
8. 如權利要求7所述的管式反應器，其特徵在於所述保溫介質是乙二醇、乙醇、氯化 鈣、氯化鈉或液氮。
全文摘要
本發明涉及一種橡膠防焦劑CTP合成工藝及裝置，將環己基硫基氯與鄰苯二甲醯亞胺鈉鹽連續加入到管式反應器中，不斷通入氮氣，環己基硫基氯與鄰苯二甲醯亞胺鈉鹽在管式反應器中瞬間混合充分並反應，然後再使物料通入縮合釜，繼續攪拌保溫繼續進行縮合反應。本發明還提供一種專用管式反應器。本發明通過增加管線縮合反應可以減小環己基硫基氯的分解機會，因而使收率提高到92％以上，純度達到98％以上。
文檔編號C07D209/00GK101624364SQ20091001719
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月6日 優先權日2009年8月6日
發明者杜孟成, 王傳華, 王文博, 許思俊, 鄭崇納 申請人:王傳華