背景技术
四硫化双五亚甲基秋兰姆(DPTT)是一种重要的有机多硫化合物,广泛应用于橡胶工业、农药生产、医药合成等领域,尤其作为一种高效橡胶助剂,可用于天然橡胶、二烯类合成橡胶和丁基橡胶的生产。四硫化双五亚甲基秋兰姆受热可分解产生游离硫,发挥硫化作用时,在操作温度下具有高安全性能,交联密度高,返原倾向较低,硫化胶具有良好的耐热、耐老性能。

传统的四硫化双五亚甲基秋兰姆合成方法通常在低温下使用六氢吡啶与二硫化碳于水中进行缩合反应,升温后添加稀释过的氧化剂将缩合反应中间体氧化并交联硫磺制得。硫磺粉在反应体系中的分散性极大影响其反应转化率。然而硫磺粉难溶于水,致使其在水中的分散性大大降低,使得目标产品出现以下问题:(1)中间产物哌啶二硫代氨基甲酸(盐)即PDC中间体残留量高,产品收率偏低:因 硫磺在反应溶剂体系中分散性较差,导致转化率偏低,缩合反应中间体PDC相对过量,不能完全交联硫磺被氧化为目标产品,使得母液中PDC残留量偏高,产品收率降低;(2)成品中四硫化双五亚甲基秋兰姆占比偏低:硫磺粉的转化率不高导致六硫化产物(DPTH)的生成量不可控,影响目标产品四硫化双五亚甲基秋兰姆的的纯度,产品初熔点波动大,降低橡胶硫化稳定性;(3)增加废水处理成本:硫磺的低转化率导致反应选择性差,副反应偏多使得母液COD过高,增大后续废水处理成本。
研究表明,因多硫键长度的不可控性和氧化/硫化路径的竞争,该合成反应必然生成DPTT与DPTH的混合物。混合物中四硫化双五亚甲基秋兰姆提供主硫化活性,DPTH增强交联密度,但为确保基本硫化活性,四硫化双五亚甲基秋兰姆占比仍需大于60%。此外,当硫磺在溶剂体系中分散性较差时,最终产品中会残留大量未参与反应的游离硫。因此需优化当前合成工艺。
制备方法[1]
(1)将1.3g正丁基磺酸钠添加到2L去离子水中,充分搅拌至完全溶解后得到溶液A;
(2)向溶液A中加入400g二硫化碳得到混合溶剂体系B;
(3)将180g硫磺粉加入混合液B中,充分搅拌至溶解得到反应体系C;
(4)控制反应体系保持在22℃,向反应体系C中缓慢滴加240g哌啶,并保温0.5h后得到缩合液D;
(5)向缩合液D中添加126.8g硫磺粉,搅拌使其均匀分散得到反应体系E;
(6)控制反应体系保持在22℃,向反应体系E中缓慢滴加168g哌啶,并保温1h后得到缩合液F;
(7)缩合液F升温至40℃,将422.6g 27%的双氧水缓慢滴加入缩合液F中,继续加热搅拌生成淡黄色沉淀,保温1h后,将该沉淀经洗涤干燥后得到橡胶硫化促进剂四硫化双五亚甲基秋兰姆。
参考文献
[1] 安阳利源新材料科技有限公司. 一种四硫化双五亚甲基秋兰姆的优化合成方法:CN202511191751.0[P]. 2025-12-12.