异丙基黄原酸酯多硫化物合成工艺的研究.docx

理论·研究 Theory·Research 2014年第10 期异丙基黄原酸酯多硫化物合成工艺的研究杜学军，赵小峰，齐合群（鹤壁联昊化工股份有限公司，河南 鹤壁 458030）摘要：研究异丙基黄原酸酯多硫化物的合成工艺，探讨各个反应阶段的物料配比、反应温度和反应时间等对产品收率的影响。试验得出的合成异丙基黄原酸 钠的最佳工艺条件为：用甲苯作溶剂，n （异丙醇）∶n （二硫化碳）∶n （氢氧化 钠）＝1∶0.95∶0.90，反应温度10~15 ℃，反应时间12~14 h；合成异丙基黄原酸 酯：n （异丙基黄原酸钠）∶n （双氧水）＝1.0∶0.60，双氧水滴加时间5~6 h，反 应温度25~30 ℃，保温时间50~60 min；合成异丙基黄原酸酯多硫化物的最佳工艺 条件为：n （异丙基黄原酸酯）∶n （硫黄）＝1.0∶2.0，反应温度80~90 ℃。关键词：异丙基黄原钠；异丙基黄原酸酯；异丙基黄原酸酯多硫化物；合成工艺异丙基黄原酸酯多硫化物是橡胶用硫化剂，外观为低粘度黄色液体，闪点109 ℃，pH值7.2。因 分子中不含氮，异丙基黄原酸酯不会产生亚硝胺、 硫脲、异硫氰酸酯和硫氰酸酯等有毒物质，适合与 促进剂ZBED，TBZTD，MBTS或ZMBT等并用。异 丙基黄原酸酯多硫化物制成色母粒使用，可以改善 橡胶制品生产的原料控制以及提高橡胶制品的生产 效率、生产安全性和产品质量。本工作研究异丙基黄原酸酯多硫化物的合成工 艺，探讨各个反应阶段的物料配比、反应温度和反应 时间等对产品收率的影响，确定最佳合成工艺条件。级，纯度98%；氢氧化钠，工业级，纯度99%；双氧水，工业级，纯度27.5%；硫黄，工业级，纯度98%。1.2 主要仪器2000 L圆底三口烧瓶及聚氯乙烯搅拌器，无级变速直流电动机，2000 L石棉加热套，250 mL分液 漏斗，水银温度计。1.3 合成原理异丙基黄原酸酯多硫化物的合成分3个反应阶段：异丙醇、二硫化碳和氢氧化钠在一定的条件 下反应得到异丙基黄原酸钠，异丙基黄原酸钠经 过氧化物（双氧水或过硫酸钾）氧化生成二硫化 二异丙基黄原酸酯，二硫化二异丙基黄原酸酯经 加硫生成异丙基黄原酸酯多硫化物，反应方程式 如下：1 实验1.1 主要原材料异丙醇，工业级，纯度99.8%；二硫化碳，工业· 22 ·橡胶科技 理论·研究橡胶科技 2014年第10 期 Theory·Research 1.4 合成工艺（1）按配料比将异丙醇、甲苯、氢氧化钠和二硫化碳投入到带有搅拌器、温度计和分液漏斗的 三口烧瓶中，控制反应温度和反应时间，过滤得 到固体异丙基黄原酸钠；（2）按配料比把异丙基 黄原酸钠和水投入到烧瓶中，滴加双氧水至反应终 点，得到固体异丙基黄原酸酯；（3）按配料比把 异丙基黄原酸酯和硫黄粉投入到三口烧瓶中，在一 定温度下反应生成异丙基黄原酸酯多硫化物。化碳与氢氧化钠反应生成硫代碳酸钠，导致异丙醇反应不完全，产品收率下降。分析得出，最佳反应 温度为10~15 ℃。表2 反应温度对异丙基黄原酸钠收率的影响试验序号反应温度/℃产品收率/593.734171990.288.72 结果与讨论2.1 异丙基黄原酸钠合成工艺的影响因素2.1.1 原料配比原料配比对异丙基黄原酸钠收率的影响如表1所示。从表1可以看出：原料配比对异丙基黄原酸 钠的收率有很大影响，二硫化碳用量过大时产品收 率低，因为二硫化碳能溶解异丙基黄原酸钠；从反 应现象来看，氢氧化钠不能过量，否则氢氧化钠反 应不完全；要提高产品收率，异丙醇必须过量。综 合得出，原料的最佳配比为：n （异丙醇）∶n （二 硫化碳）∶n （氢氧化钠）＝1.00∶0.95∶0.90。56722253085.383.478.583574.9注：溶剂为甲苯，n （异丙醇）∶n （二硫化碳）∶n （氢氧化钠）＝1.00∶0.95∶0.90，反应时间14 h。2.1.3 反应时间反应时间对异丙基黄原酸钠收率的影响如表3所示，反应温度为10~15 ℃。从表3可以看出，反 应时间对异丙基黄原酸钠的收率影响较大，因为反 应温度较低，反应速度慢，反应所需时间较长。综 合考虑，最佳反应时间为12~14 h。表1 原料配比对异丙基黄原酸钠收率的影响原料用量/mol表3 反应时间对异丙基黄原酸钠收率的影响试验序号产品收率/%异丙醇二硫化碳氢氧化钠试验序号反应时间/h产品收率/%11.001.201.1070.0122440.345.521.001.151.0573.431.001.101.0078.13650.841.001.050.9580.24855.351.000.950.9085.656101275.383.761.000.900.8583.2注：溶剂为甲苯，反应温度10~15 ℃