阅读说明：本技术 一种新型抗喷霜防焦剂及其制备方法 (Novel anti-blooming scorch retarder and preparation method thereof ) 是由 马德龙 崔亭亭 张尊正 孟祥克 董瑞国 李云峰 于 2020-04-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种新型抗喷霜防焦剂,命名为N-苯基-磺酰基-四氢二甲酰亚胺,制备方法：步骤1：向乙醇加入固体乙醇钠,再加入四氢邻苯二甲酰亚胺,使其完全溶解；再加入苯磺酰氯；步骤2：苯磺酰氯完全溶解后,升温至60-70℃,回流反应；步骤3：升温至80℃,开始对乙醇进行蒸馏,乙醇完全蒸出后,降温至室温,洗涤、过滤、干燥即得到本发明的产品。本发明中,反应温度相对较低,整个反应过程温和,没有剧烈的反应发生,减小了反应的不稳定系数；并且反应条件温和,控制较为容易,避免了反应过程中出现不可控因素,能够保证产品的质量和收率都较高。本发明中,因含有四氢邻苯二甲酰亚胺,使得胶料产品不易出现喷霜现象。(The invention provides a novel anti-blooming and anti-scorching agent, which is named as N-phenyl-sulfonyl-tetrahydrodicarboximide, and the preparation method comprises the following steps: step 1: adding solid sodium ethoxide into ethanol, and then adding tetrahydrophthalimide to completely dissolve the solid sodium ethoxide; then adding benzene sulfonyl chloride; step 2: after the benzene sulfonyl chloride is completely dissolved, heating to 60-70 ℃, and carrying out reflux reaction; and step 3: heating to 80 deg.C, distilling alcohol, cooling to room temperature, washing, filtering and drying to obtain the product of the present invention. In the invention, the reaction temperature is relatively low, the whole reaction process is mild, no violent reaction occurs, and the instability coefficient of the reaction is reduced; and the reaction condition is mild, the control is easy, the occurrence of uncontrollable factors in the reaction process is avoided, and the product quality and yield can be ensured to be high. In the invention, the tetrahydrophthalimide is contained, so that the sizing material product is not easy to generate a blooming phenomenon.)

一种新型抗喷霜防焦剂及其制备方法

技术领域

本发明属于防焦剂制备技术领域，具体属于一种新型抗喷霜防焦剂及其制备方法。

背景技术

橡胶防焦剂是一种用于橡胶加工过程中，避免胶料发生早期硫化从而失去加工性能的一种橡胶助剂。目前，国内外轮胎行业所用的主要防焦剂产品是CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺)，防焦剂CTP可以有效防止胶料在加工过程中发生早期硫化，并可以提高胶料的贮存稳定性，防止胶料存放时发生自然硫化，对已经受高热或具有较少危险的胶料具有再生作用；但防焦剂CTP的加入量超过0.4份之后，易产生喷霜现象，影响轮胎性能，导致在一些需要大幅度延长焦烧时间的胶料中，防焦剂CTP的应用受到了限制。

防焦剂CTP在胶料应用中产生的喷霜现象，主要是因为邻苯二甲酰亚胺的溶解度低，容易出现喷霜现象，因此在防焦剂技术领域，亟需研发新的防焦剂，以克服现有技术中应用的防焦剂所存在的不足，以保证橡胶产品的质量。

发明内容

本发明提供了一种新型抗喷霜防焦剂及其制备方法，以达到防止胶料喷霜，且新型防焦剂的生产工艺简单、反应条件温和的目的。

一种新型抗喷霜防焦剂，其特征在于，其命名为N-苯基-磺酰基-四氢二甲酰亚胺，结构式如下：

上述新型抗喷霜防焦剂的制备方法，其特征在于，化学方程反应式如下：

其制备方法包括如下步骤：

步骤1：向乙醇加入固体乙醇钠，控制体系温度为15-25℃，之后向溶液中加入四氢邻苯二甲酰亚胺，使其完全溶解；再向溶液中加入苯磺酰氯；

其中，苯磺酰氯与乙醇钠的摩尔比例为1-1.2：1；苯磺酰氯与四氢邻苯二甲酰亚胺的摩尔比为1-1.3:1；

步骤2：苯磺酰氯完全溶解后，升温至60-70℃，并进行回流反应1.5-2h；

步骤3：步骤2反应结束后，升温至80℃，开始对乙醇进行蒸馏，乙醇完全蒸出后，降温至室温，洗涤、过滤、干燥即得到本发明的新型抗喷霜防焦剂：N-苯基-磺酰基-四氢二甲酰亚胺。

优选地，所述的步骤1中四氢邻苯二甲酰亚胺加入时，体系温度为17-20℃。

优选地，所述的乙醇钠：苯磺酰氯的添加摩尔比例为1：1-1.1。

优选地，所述的苯磺酰氯：四氢邻苯二甲酰亚胺的添加摩尔比例为1-1.15:1。

优选地，所述的步骤3中，乙醇蒸馏所用时间为1.5-2h。

本发明的反应机理及有益效果：

本发明中，反应温度相对较低，整个反应过程温和，没有剧烈的反应发生，减小了反应的不稳定系数；并且反应条件温和，控制较为容易，避免了反应过程中出现不可控因素，能够保证产品的质量和收率都较高。本发明中，因含有四氢邻苯二甲酰亚胺，使得胶料产品不易出现喷霜现象，能够完全取代现有技术中应用的防焦剂CTP，具有非常广阔的市场前景。

附图说明

图1为本发明应用例1中添加0.2份CTP胶料表面情况(主要观测指标为喷霜情况)；

图2为本发明应用例1中添加0.2份本发明新型防焦剂的胶料表面情况(主要观测指标为喷霜情况)；

图3为本发明应用例2中添加0.4份CTP胶料表面情况(主要观测指标为喷霜情况)；

图4为本发明应用例2中添加0.4份本发明新型防焦剂的胶料表面情况(主要观测指标为喷霜情况)；

具体实施方式

下面通过实施例对本发明技术方案做进一步解释说明，下述实施例中，所用的氢氧化钠、四氢邻苯二甲酰亚胺、苯磺酰氯均为市购产品。

收率的计算方式为：所得产品质量/产品理论质量。

实施例1

一种新型抗喷霜防焦剂的制备方法，步骤如下：

步骤1：将78.2g乙醇钠加入到500ml溶剂乙醇中，开启搅拌，使乙醇钠全溶解；控制体系温度为17-20℃，向烧瓶中加入151g四氢邻苯二甲酰亚胺，待其完全溶解，然后加入203g苯磺酰氯；

步骤2：:苯磺酰氯完全溶解后，升温至70℃,回流反应1.8h；

步骤3：回流反应结束后，升温至80℃，进行蒸馏，蒸馏1.6h,乙醇完全蒸馏出，降温至室温，过滤、干燥得到本发明的新型抗喷霜防焦剂：N-苯基-磺酰基-四氢二甲酰亚胺261.9g,收率为90％，纯度为98.2％。

实施例2

一种新型抗喷霜防焦剂的制备方法，步骤如下：

步骤1：将76.2g乙醇钠加入到500ml溶剂乙醇中，开启搅拌，使乙醇钠全溶解；控制体系温度为15-17℃，向烧瓶中加入151g四氢邻苯二甲酰亚胺，待其完全溶解，然后加入198g苯磺酰氯；

步骤2：:苯磺酰氯完全溶解后，升温至65℃,回流反应1.5h；

步骤3：回流反应结束后，升温至80℃，进行蒸馏，蒸馏1.5h,乙醇完全蒸馏出，降温至室温，过滤、干燥得到本发明的新型抗喷霜防焦剂：N-苯基-磺酰基-四氢二甲酰亚胺253.2g,收率为87％，纯度为96.3％。

实施例3

一种新型抗喷霜防焦剂的制备方法，步骤如下：

步骤1：将69g乙醇钠加入到500ml溶剂乙醇中，开启搅拌，使乙醇钠完全溶解，控制体系温度为18-22℃，向烧瓶中加入151g四氢邻苯二甲酰亚胺，待其完全溶解，然后加入177g苯磺酰氯；

步骤2：苯磺酰氯完全溶解后，升温至60℃,回流反应1.7h；

步骤3：回流反应结束后，升温至80℃，进行蒸馏，蒸馏2h,乙醇完全蒸馏出，降温至室温，过滤、干燥得到本发明的新型抗喷霜防焦剂：N-苯基-磺酰基-四氢二甲酰亚胺259.1g,收率为89％，纯度为97.9％。

实施例4

一种新型抗喷霜防焦剂的制备方法，步骤如下：

步骤1：将73g乙醇钠加入到500ml溶剂乙醇中，开启搅拌，使乙醇钠完全溶解，控制体系温度为20-25℃，向烧瓶中加入151g四氢邻苯二甲酰亚胺，待其完全溶解，然后加入183g苯磺酰氯；

步骤2：苯磺酰氯完全溶解后，升温至62℃,回流反应2.0h；

步骤3：回流反应结束后，升温至80℃，进行蒸馏，蒸馏1.8h,乙醇完全蒸馏出，降温至室温，过滤、干燥得到本发明的新型抗喷霜防焦剂：N-苯基-磺酰基-四氢二甲酰亚胺263.5g,收率为90.5％，纯度为97.2％。

将实施例1-4所得产品的收率与纯度形成下表：

	收率	产品纯度
			实施例1产品	90％	98.2％
实施例2产品	87％	96.3％
			实施例3产品	89％	97.9％
实施例4产品	90.5％	97.2％

由表中数据对比可得，通过本发明的工艺路线制得的新型橡胶防焦剂，收率高，且产品纯度较好，工艺流程简单，操作简单；且实施例中产品指标均较稳定，说明本发明方法切实可行，适于工业生产。

应用例

将本发明所得的新型防焦剂(N-苯基-磺酰基-四氢二甲酰亚胺)与现有技术中的防焦剂CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺)应用在胶料中，并对硫化特性、焦烧时间与胶料的喷霜情况进行对比。

实验配方

SCR 5#100，炭黑N330 55，ZnO-80 10，6PPD 2，促进剂NS-80 1.5，S-80 2.0，防焦剂用量如下0.2phr、0.4phr。

炼胶工艺

取500g母胶在开炼机4mm辊距包棍1min，加硫黄、促进剂，吃料时间2min，完毕后左右各割三刀，辊距打至最小，打6个三角包，4mm辊距打卷4个，下片，停放待测。

表1所得胶料硫化特性数据

表中数据所代表的意义：焦烧时间t5：胶料从最低门尼提高5个门尼值所用的时间，t5时间越长，表明胶料的起硫越晚，加工安全性越高。

151℃硫化特性中：MH代表胶料的扭矩，可以表征胶料的交联程度；ts1和ts2是胶料从最小扭矩提高1个和2个扭矩值所用的时间，可以表征胶料的初期硫化时间；tc10、tc50、tc90、tc100分别代表胶料达到10％、50％、90％、100％的硫化程度时所对应的时间，这些数据用来表征和确定胶料的硫化时间等工艺参数。

从表1中数据可看出，添加新型防焦剂的胶料焦烧时间和硫化特性数据与CTP相当，即在延长焦烧时间这项性能中，新型防焦剂和传统的CTP相当。当防焦剂用量提高到0.4份时，新型防焦剂表现出比CTP更好的耐喷霜性能，从硫化胶片的照片可看出，新型防焦剂表面未出现喷霜发白现象，而CTP硫化胶片表面明显发白喷霜。综上所述，新型防焦剂与传统防焦剂CTP相比，具有相当的防焦烧性能，同时提高用量不易喷霜，能够解决高用量下CTP喷霜的问题。