一種水相中電解法合成橡膠硫化促進劑cbs工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種水相中超聲電解法生產橡膠硫化促進劑N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺（CBS）的新工藝，屬電化學領域。該工藝過程包括：將2-巰基苯并噻唑或者其鈉鹽和環己胺（按重量比1:1.2～5比例）分別加入裝有飽和氯化鈉水溶液的帶有超聲波振子或者超聲波振桿的電解槽中，在5-15oC，攪拌下，接通直流電源，電解反應一段時間后，關閉電源，過濾、水洗、干燥得橡膠促進劑CBS產品,產品收率96%以上，電流效率可達到80%以上。該方法過程簡單，易于工業化，電解過程中不使用有機溶劑，電解液可循環利用，清潔環保，降低了環境污染和設備腐蝕。
【專利說明】一種水相中電解法合成橡膠硫化促進劑CBS工藝
【技術領域】
[0001] 本發明涉及橡膠硫化促進劑CBS的生產工藝，特別涉及在水相中利用電解法合成 橡膠硫化促進劑CBS新工藝，屬電化學領域。
【背景技術】
[0002] 硫化促進劑CBS的化學名稱為N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，是常用的后效性 橡膠硫化促進劑，廣泛用于輪胎、膠鞋、膠管、膠帶、電纜和一般工業制品，具有獨特的抗焦 燒以及硫化速度快等特點，同時它在硫化過程中不會產生亞硝胺致癌物質，是目前國內外 普遍采用的環保型促進劑之一。目前，國內外促進劑CBS的生產方法有四種：次氯酸鈉氧化 法、雙氧水氧化法、無氧化劑合成法和氧氣氧化法。電解氧化法是近年來剛剛發展的一種清 潔環保的生產方法，較早的報道是使用鉬電極，在不分隔的電解槽中，以四乙基胺高氯酸鹽 為電解質，二甲基甲酰胺為溶劑，由2-巰基苯并噻唑（促進劑M)或二硫化苯并噻唑（促進 劑DM)與環己胺反應制備[US4127454.J； Crg泛￡麗，1978，必0矽，3223-3227·]。由 于有機溶劑的存在，電流效率較低，限制了其在工業生產中應用。但不使用有機溶劑時，電 解過程中會在陽極板上析出固體，難以借機械力去除，使電壓升高或電流下降，降低電流效 率，同樣也限制了其在工業生產中應用。
【發明內容】
[0003] 本發明目的在于不添加有機溶劑，提供一種水相中電解合成橡膠硫化促進劑CBS 的新工藝，提高電流效率，便于工業化推廣應用。
[0004] 為實現本發明目的，通過以下技術方案實現：將2-巰基苯并噻唑或者其鈉鹽、環 己胺、飽和氯化鈉水溶液按重量比1:1. 2?5:10?100比例分別加入帶有超聲波振子或者 超聲波振桿的電解槽中，超聲波頻率22-40kHZ，在5-15 °C，攪拌下，接通直流電源，電流密 度為100-700A/m2 ;反應完畢后，關閉電源，過濾、水洗、干燥得橡膠促進劑CBS。濾液可以重 新返回電解槽循環使用。
[0005] 電解槽內陽極和陰極分別選自DSA電極、石墨電極、不銹鋼電極、鉬電極、鎳電極、 鈦電極或玻碳電極。陽極和陰極優選DSA電極和鉬電極、DSA電極和不銹鋼電極、DSA電極 和DSA電極、DSA電極和石墨電極、鉬電極和DSA電極中的一組。DSA電極優選銥鉭、釕銥或 鉬金涂層DSA電極。
[0006] 電解時超聲波振子放在電解槽的下部、側部或者下部和側部；超聲波振桿放在電 解液的內部。電解超聲波頻率優選30-40kHZ。電流密度優選范圍為300-400A/m 2。
[0007] 本發明積極有益的效果是：1、采用電解法加入2-巰基苯并噻唑(Μ或者其鈉鹽） 和環己胺進行電解合成CBS，避開了傳統生產工藝中使用的次氯酸鈉氧化劑，無含鹽廢水 排放；2、水相電解，生產過程簡單環保；3、過量環己胺及電解液循環使用，降低了原料的消 耗；4、用超聲電解槽作為電解設備能避免電解過程中反應物粘附電極，提高了電流效率，產 品收率96%以上，電流效率可達到80%以上。5、不產生含鹽廢水，清潔環保、降低了環境污 染，易于工業化推廣應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008] 圖1為電解槽超聲波振子位置示意圖。圖中1為電解槽，2為超聲波振子。
【具體實施方式】
[0009] 為對本發明進行更好地說明，舉實施例如下： 實施例1 : 取原料2-巰基苯并噻唑(促進劑M)、環己胺和飽和食鹽水，按重量比1:1. 2:10,配成 2400g懸濁液，放入電解槽中，超聲波振子放在電解槽下部；陽極為鈦電極，陰極為鎳電極， 電極為開孔的平板網狀結構；攪拌均勻后，冷卻至10 °C，接通直流電源，電流密度100 A/ m2,隨后打開超聲波，超聲波頻率30kHZ。通電后每間隔0.5 h取樣，經LC檢測，反應7.0小 時后，轉化率不再變化，關閉電源，經過濾、水洗、干燥得橡膠促進劑CBS產品。產品收率96 %，電流效率80%。
[0010] 實施例2 : 取原料促進劑M、環己胺和飽和食鹽水，按重量比1:5:50,配成3000g懸濁液，放入電解 槽中，超聲波振子放在電解槽兩側；陽極為銥鉭涂層DSA電極，陰極為不銹鋼材質，電極為 平板結構；攪拌均勻后，冷卻至5 °C，接通直流電源，電流密度300 A/m2,隨后打開超聲波， 超聲波頻率22kHZ。通電后每間隔0.5 h取樣，經LC檢測，反應6.0小時后，轉化率不再變 化，關閉電源，經過濾、水洗、干燥得橡膠促進劑CBS產品。產品收率100%，電流效率89%。
[0011] 實施例3: 取原料促進劑M、環己胺和飽和食鹽水，按重量比1:5:80,配成3000g懸濁液，放入電解 槽中，超聲波振桿放在電解槽內部反應液中；陽極為釕銥涂層DSA電極，陰極為鉬電極，電 極為開孔的平板網狀結構；攪拌均勻后，冷卻至15 °C，接通直流電源，電流密度400 A/m2， 隨后打開超聲波，超聲波頻率40kHZ。通電后每間隔0.5 h取樣，經LC檢測，反應4. 5小時 后，轉化率不再變化，關閉電源，經過濾、水洗、干燥得橡膠促進劑CBS產品。產品收率98 %， 電流效率83%。
[0012] 實施例4: 回收實施例3反應后的過濾液，經檢測并補充，使原料促進劑M、環己胺和飽和食鹽水 中重量比為1:3:80,配成3000g懸濁液，重復實施例3的操作，產品收率98 %，電流效率 82%。下表為按照實施例4重復4次的收率及電流效率： 實施例5 :
【權利要求】
1. 一種水相中電解法合成橡膠硫化促進劑CBS工藝，其特征在于，通過如下步驟實現： 將2-巰基苯并噻唑或者其鈉鹽、環己胺、飽和氯化鈉水溶液按重量比1:1. 2?5:10?100 比例分別加入帶有超聲波振子或者超聲波振桿的電解槽中，超聲波頻率22-40kHZ，在5-15 °C，攪拌下，接通直流電源，電流密度為100-700A/m 2 ;反應完畢后，關閉電源，過濾、水洗、干 燥得橡膠促進劑CBS。
2. 根據權利要求1所述的水相中電解法合成橡膠硫化促進劑CBS工藝，其特征在于： 陽極和陰極分別選自DSA電極、石墨電極、不銹鋼電極、鉬電極、鎳電極、鈦電極或玻碳電 極。
3. 根據權利要求2所述的水相中電解法合成橡膠硫化促進劑CBS工藝，其特征在于： 陽極和陰極電極對選DSA電極和鉬電極、DSA電極和不銹鋼電極、DSA電極和DSA電極、DSA 電極和石墨電極、鉬電極和DSA電極中的一組。
4. 根據權利要求2或3所述的水相中電解法合成橡膠硫化促進劑CBS工藝，其特征在 于：DSA電極選銥鉭、釕銥或鉬金涂層DSA電極。
5. 根據權利要求1所述的水相中電解法合成橡膠硫化促進劑TBBS工藝，其特征在于： 超聲波振子放在電解槽的下部、側部或者下部和側部；超聲波振桿放在電解液的內部。
6. 根據權利要求1所述的水相中電解法合成橡膠硫化促進劑TBBS工藝，其特征在于： 在超聲波條件下電解，超聲波頻率30-40kHZ。
7. 根據權利要求1所述的水相中電解法合成橡膠硫化促進劑CBS工藝，其特征在于： 電解時電流密度為300-400A/m2。
8. 根據權利要求1-3或5-7其中之一所述的水相中電解法合成橡膠硫化促進劑CBS工 藝，其特征在于：過濾產品后，濾液作為電解液循環使用。
【文檔編號】C25B15/08GK104109878SQ201410346595
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月21日 優先權日:2014年7月21日
【發明者】李中賢, 劉小培, 王俊偉, 趙燦方, 胡衛東, 董學亮, 余學軍, 徐丹 申請人:河南省科學院高新技術研究中心