Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

Personal portfolio

DETERMINATION OF THE OPTIMUM CONDITIONS TO STAGE OF THE SYNTHESES OF THE BOOSTER TO VULCANIZES RUBBER SULPHENAMIDE DC

Ivankina O.M. Rudakova T.V. Kryakunov M.V.
The effective technology for N,N-dicyclohexyl-2-benzthiazolyl sulphenamide production was developed for the first time in Russian at JSC “Volzhsky Orgsynthese” in common with Volzhsky Polytechnical Institute (branch) of Volgograd State Technical University. This article is dedicated to optimization of main stage of process.
Сульфенамиды, получаемых из 2-меркаптобензтиазола (2-МБТ) и первичных или вторичных аминов, широко используются в резиновой промышленности в качестве ускорителей процессов вулканизации каучуков. Наиболее часто для этой цели применяются сульфенамиды на основе диэтиламина, трет-бутиламина, диизопропиламина, циклогексиламина, дициклогексиламина и морфолина. Ассортимент сульфенамидных ускорителей, выпускаемых в России ограничен сульфенамидами М (на основе морфолина) и Ц (на основе циклогексиламина) [1]. В настоящее время в странах Западной Европы резко возросли требования, предъявляемые к химикатам для резиновой промышленности по содержанию и выделению канцерогенно опасных нитрозаминов, например морфолиннитрозоамина. Доказано, что нитрозамины могут выделяться при хранении сульфенамидных ускорителей, в процессе изготовления резиновых смесей и их вулканизации, а также в процессе эксплуатации резиновых изделий, особенно автомобильных шин. Так, производителям рекомендуется заменять токсичный сульфенамид М на малотоксичный сульфенамид ДЦ (САДЦ), поскольку имеются веские доказательства того, что
N-нитроздициклогексиламин не являются потенциальным канцерогеном [2]. САДЦ на основе дициклогексиламина (ДЦГА) не выпускается российской промышленностью, является, как и сульфенамиды М и Ц, ускорителем вулканизации замедленного действия. Особенно он эффективен для изготовления резиновых изделий, работающих в тяжелых динамических условиях (крупногабаритные шины, амортизаторы и др.).

На ОАО «Волжский Оргсинтез» совместно с Волжским политехническим институтом (филиал) ВолгГТУ впервые в России был разработан эффективный способ получения САДЦ, основанный на аминировании натриевой соли 2-МБТ N,N-дициклогексилхлорамином (ДЦХА) в среде растворителя (изопропанола) [3].

Предложенный способ состоит из двух основных стадий:

  • синтез ДЦХА из ДЦГА и гипохлорита натрия;
  • синтез САДЦ из натриевой соли 2-МБТ и ДЦХА.

Эксперименты показали, что синтез ДЦХА протекает с высокой скоростью и выходом около 99%.

Образование САДЦ на второй стадии из натриевой соли 2-МБТ и ДЦХА сопровождается рядом побочных реакций. Установлено, что основная реакция идет с достаточно высокой скоростью, и время синтеза определяется скоростью дозирования исходных растворов натриевой соли 2-МБТ и ДЦХА и скоростью отвода тепла. С учетом высокой скорости реакции в интервале температур 20-40оС, в качестве оптимальной была выбрана температура 20оС (±5Со). Кроме того, было установлено, что селективность реакции аминирования зависит от следующих факторов:

  • концентрация раствора ДЦХА;
  • концентрация раствора натриевой соли 2-МБТ;
  • мольное соотношение ДЦХА: ДЦГА в растворе ДЦХА.

Поэтому, для достижения максимально возможного выхода целевого продукта было необходимо определить оптимальные составы этих растворов.

Проведенный многофакторный эксперимент по оптимизации стадии синтеза САДЦ позволил установить концентрации исходных растворов, позволяющие достигнуть выхода целевого продукта 91-92%:

  • концентрация раствора ДЦХА 25,0-35,0%;
  • концентрация раствора натриевой соли 2-МБТ 12,0 - 15,0%;
  • мольное соотношение ДЦХА: ДЦГА в растворе ДЦХА 0,1-0,3.

При анализе результатов многофакторного эксперимента было установлено, что при увеличении концентрации раствора ДЦХА выше 35% и раствора натриевой соли 2-МБТ выше 15% уменьшение выхода сульфенамида происходит из-за снижения селективности реакции. Это, по-видимому, обусловлено увеличением скорости конкурирующей реакции сульфенилхлорирования. При возрастании мольного соотношения ДЦХА: ДЦГА до 1׃0,5 выход уменьшается за счет увеличения растворимости сульфенамида в маточном растворе. Для увеличения съема целевого продукта с единицы объема реактора целесообразно использовать раствор с концентрацией ДЦХА 30,0-35,0%. Кроме достижения максимально возможного выхода САДЦ определенные условия позволяют получать целевой продукт с минимальным количеством примесей. Это обуславливает стабильность САДЦ при длительном хранении (более 1 года без снижения показателей качества) [4].

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Коваль И.В. Химия амидов сульфеновых кислот // Успехи химии - 1996. - Т 65, №5 С. 452.
  2. Турусов В.С. Канцерогенные вещества. Справочные материалы Международного агентства по изучению рака. М.-Медицина.-1987.- С. 332.
  3. Старовойтов М.К., Качегин А.Ф., Рудакова Т.В., Белоусов Е.К, Иванкина О.М., Фроликова В.Г., Болонкин Г.С., Гришин Г.С. Способ получения N,N-дициклогексил-2-бензтиазолсульфенамида // Патент №2203276 РФ. 2003, Бюл. № 12(I ч.).
  4. Иванкина О. М., Бутов Г. М., Рудакова Т. В., Крякунов М. В., Иccледование стабильности ускорителя серной вулканизации сульфенамида ДЦ при длительном хранении // Химическая промышленность. - 2008. - Т. 85, №3. - С. 138.