基于控制原料摩爾配比的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于控制原料摩爾配比的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，包括：(a)首先，在反應(yīng)容器中加入一定量的二硫化碳、堿液和碳酰二胺，且控制二硫化碳和碳酰二胺的摩爾配比為2.1∶1～2.3∶1；(b)攪拌均勻后，控制溫度，滴加二硫化碳；(c)將反應(yīng)體系控制在一定溫度范圍內(nèi)，繼續(xù)攪拌；(d)加熱，恒溫反應(yīng)一定時(shí)間；(e)待反應(yīng)完畢，攪拌冷卻結(jié)晶，過(guò)濾；(f)真空干燥制得產(chǎn)品。本發(fā)明通過(guò)將二硫化碳和碳酰二胺按照一定的工藝參數(shù)合成出二硫代氨基甲酸鹽，合成步驟簡(jiǎn)單，合成效率高，合成成本低，且合成出的產(chǎn)品高效廉價(jià)、應(yīng)用范圍廣泛，通過(guò)控制合成過(guò)程中的反應(yīng)原料配比，從而提高了整個(gè)合成過(guò)程中的產(chǎn)物得率。
【專利說(shuō)明】基于控制原料摩爾配比的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種基于控制原料摩爾配比的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]二硫代氨基甲酸鹽簡(jiǎn)稱為DTC，在19世紀(jì)中期就已在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)有機(jī)伯胺或仲胺與CS2反應(yīng)而合成。目前，二硫代氨基甲酸鹽及其衍生物作為除油劑、水質(zhì)凈化劑、阻垢劑、成膜劑和抗壓添加劑等廣泛應(yīng)用于橡膠、石油、農(nóng)業(yè)、礦業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)和分析化學(xué)等領(lǐng)域。以后，該類(lèi)物質(zhì)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步擴(kuò)大。
[0003]在石油工業(yè)中，二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)化合物主要用作潤(rùn)滑油極壓抗磨劑，高溫抗氧劑。由于現(xiàn)在普遍使用的二硫代磷酸鹽類(lèi)潤(rùn)滑油抗磨添加劑中的磷元素會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣轉(zhuǎn)換裝置的催化劑中毒失效，再者基于環(huán)保方面的考慮，各國(guó)均對(duì)機(jī)油等潤(rùn)滑油中磷的含量作了嚴(yán)格的規(guī)定，要求使用低灰、低磷潤(rùn)滑油。二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)化合物因具有優(yōu)異的極壓抗磨及高溫抗氧化性能，且不含磷元素，毒性低，有望成為二硫代磷酸鹽類(lèi)潤(rùn)滑油抗磨添加劑的替代產(chǎn)品。對(duì)新型二 硫代氨基甲酸鹽類(lèi)化合物的合成及其作為潤(rùn)滑油抗磨抗氧劑的應(yīng)用研究成為當(dāng)今潤(rùn)滑油添加劑的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
[0004]在橡膠工業(yè)中，二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)化合物主要用作橡膠硫化促進(jìn)劑。其促進(jìn)硫化功效很大，作為第二促進(jìn)劑與次磺酞胺類(lèi)硫化促進(jìn)劑并用，可縮短硫化時(shí)間，目前其用量?jī)H次于次磺酞胺類(lèi)促進(jìn)劑。
[0005]在塑料工業(yè)中，二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)化合物的應(yīng)用主要有兩個(gè)方面。一方面是用作高分子聚合時(shí)的引發(fā)劑。二硫代氨基甲酸鹽作為光活化型劑可有效地控制所得聚合物的分子量、分子量分布、端基結(jié)構(gòu)、側(cè)基結(jié)構(gòu)、單體的排列順序及某些聚合物的立構(gòu)規(guī)整性等，還可通過(guò)分子設(shè)計(jì)而合成多種多樣的、具有特定性能或功能的多組分共聚物以及具有特殊幾何形狀的的模型聚合物等；另一方面是用作塑料抗氧劑及光降解敏化劑，作為塑料光解敏化劑的以二硫代氨基甲酸鐵類(lèi)物質(zhì)研究得最多。
[0006]在環(huán)境保護(hù)中，由于二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)化合物具有極性基，這種極性基中的硫離子原子半徑較大，帶負(fù)電，易于與廢水中的金屬陽(yáng)離子成鍵，生成難溶的二硫代氨基甲酸鹽，因此，常用作萃取鰲合劑。主要應(yīng)用于兩個(gè)方面。一方面用低分子量的二硫代氨基甲酸鹽作沉淀浮選劑和溶劑氣浮捕收劑，分離廢水處理中的重金屬離子以及用作超臨界流體絡(luò)合萃取中的絡(luò)合劑。再者是將氨基二硫代羰基引入聚苯乙烯聚甲基丙烯酸衍生物、含多乙烯多胺的聚合物以及聚醚等高分子聚合物骨架中，制備具有一定機(jī)械強(qiáng)度的鰲合樹(shù)脂或水溶性的鰲合樹(shù)脂。水溶性的二硫代氨基甲酸鹽鰲合樹(shù)脂是二十世紀(jì)九十年代在美國(guó)發(fā)展起來(lái)的新型油田污水處理劑，具有高效除油性能，同時(shí)還具有殺菌、防垢、緩蝕等功能。
[0007]在礦業(yè)中，二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)化合物主要用作浮選捕收劑。二烷基二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)化合物是一種高效的金屬硫化礦捕收劑，具有捕收能力強(qiáng)、選擇性高、用藥量少、浮選速度快等特點(diǎn)。常用作方鉛礦、黃銅礦等礦物的浮選捕收劑。如二乙基二硫代氨基甲酸鈉(硫氮九號(hào))常在高堿條件下用來(lái)進(jìn)行方鉛礦與閃鋅礦、黃鐵礦的浮選分離，它對(duì)方鉛礦表現(xiàn)較強(qiáng)的捕收作用。
[0008]在農(nóng)業(yè)中，二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)化合物主要用作農(nóng)用殺菌劑。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已開(kāi)發(fā)了福美鐵、福美鋅、福美雙、代森鈉、代森鋅、代森錳和代森錳鋅等殺菌劑，其中用途最廣的是代森錳鋅。
[0009]在醫(yī)學(xué)上，二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)化合物主要是用作重金屬中毒的解毒劑、用作抗癌劑、用作免疫調(diào)節(jié)劑、醫(yī)用抗氧劑及外用殺菌劑。
[0010]在分析化學(xué)中，二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)化合物主要作為萃取絡(luò)合劑，用于色譜、光譜分析的分離及預(yù)富集。可用于分析砷、鉻、鉛、銅、鎳、鋅、錳、銀等多種金屬及非金屬元素的微量分析。
[0011]盡管DTC及其衍生物是二十世紀(jì)九十年代在美國(guó)發(fā)展起來(lái)的新型油田處理劑，如今已在北海油田、墨西哥灣等地已廣泛應(yīng)用，而我國(guó)對(duì)這類(lèi)化學(xué)劑的研究卻很少，作為緩蝕劑方面的研究及其實(shí)際運(yùn)用情況，國(guó)內(nèi)報(bào)道就更少。
[0012]目前國(guó)內(nèi)對(duì)DTC類(lèi)緩蝕劑存在不足之處有兩方面:
[0013](I)存在所用原料成本高，較難大量獲得。對(duì)乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等多乙烯多胺物質(zhì)作為反應(yīng)物，研究雖然證實(shí)了該類(lèi)物質(zhì)緩蝕性能效果不錯(cuò)，但由于這些原料成本過(guò)高且較難獲取，若在鉆完井作業(yè)中大范圍推廣使用，存在很大難度。
[0014](2)對(duì)腐蝕介質(zhì)體系的研究太少。國(guó)內(nèi)這極少量研究也僅僅針對(duì)DTC這類(lèi)物質(zhì)在酸性腐蝕介質(zhì)體系中的緩 蝕性能研究以及在理論方面的探討，而沒(méi)有系統(tǒng)地對(duì)DTC類(lèi)緩蝕劑在中性、堿性和各種不同鹽水腐蝕介質(zhì)體系，特別是油氣井更為復(fù)雜的腐蝕介質(zhì)體系中緩蝕性能的研究。因此有必要對(duì)其它腐蝕介質(zhì)體系進(jìn)行系統(tǒng)性研究。
[0015]為此，合成高效廉價(jià)、應(yīng)用范圍廣泛的二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)緩蝕劑以及對(duì)其在不同腐蝕介質(zhì)體系中的緩蝕性能的研究，就顯得很有必要。
[0016]在合成二硫代氨基甲酸鹽的過(guò)程中，不同的反應(yīng)原料的配比將對(duì)反應(yīng)過(guò)程中的二硫代氨基甲酸鹽的產(chǎn)品得率產(chǎn)生很大影響，如何確定一個(gè)適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)原料配比，對(duì)二硫代氨基甲酸鹽的合成工藝顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種基于控制原料摩爾配比的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，該合成工藝通過(guò)將二硫化碳和碳酰二胺按照一定的工藝參數(shù)合成出二硫代氨基甲酸鹽，合成步驟簡(jiǎn)單，合成效率高，合成成本低，且合成出的產(chǎn)品高效廉價(jià)、應(yīng)用范圍廣泛，通過(guò)控制合成過(guò)程中的反應(yīng)原料配比，從而提高了整個(gè)合成過(guò)程中的產(chǎn)物得率。
[0018]本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于控制原料摩爾配比的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，包括以下步驟:
[0019](a)首先，在反應(yīng)容器中加入一定量的二硫化碳、堿液和碳酰二胺，且控制二硫化碳和碳酰二胺的摩爾配比為2.1: I~2.3: I ；
[0020](b)不斷攪拌，待其混合均勻后，控制溫度，滴加二硫化碳；
[0021](C)將反應(yīng)體系控制在一定溫度范圍內(nèi)，繼續(xù)攪拌；
[0022](d)然后，再加熱到一定溫度后，恒溫反應(yīng)一定時(shí)間；[0023](e)待反應(yīng)完畢，攪拌冷卻結(jié)晶，過(guò)濾；
[0024](f)真空干燥制得產(chǎn)品。
[0025]所述步驟(f)結(jié)束后，稱量產(chǎn)品質(zhì)量，并取樣分析產(chǎn)品含量，計(jì)算產(chǎn)物得率。
[0026]所述堿液為氫氧化鉀。
[0027]所述反應(yīng)容器為三口燒瓶。
[0028]所述步驟(a)中，控制二硫化碳和碳酰二胺的摩爾配比為2.2: I。
[0029]綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)將二硫化碳和碳酰二胺按照一定的工藝參數(shù)合成出二硫代氨基甲酸鹽，合成步驟簡(jiǎn)單，合成效率高，合成成本低，且合成出的產(chǎn)品高效廉價(jià)、應(yīng)用范圍廣泛，通過(guò)控制合成過(guò)程中的反應(yīng)原料配比，從而提高了整個(gè)合成過(guò)程中的產(chǎn)物得率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為二硫化碳與碳酰二胺的配比對(duì)產(chǎn)物得率的影響示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。
[0032]實(shí)施例:
[0033]本發(fā)明涉及的一種`基于控制原料摩爾配比的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，其具體步驟如下:
[0034](a)首先，在反應(yīng)容器中加入一定量的二硫化碳、堿液和碳酰二胺，且控制二硫化碳和碳酰二胺的摩爾配比為2.1: I~2.3: I ；
[0035](b)不斷攪拌，待其混合均勻后，控制溫度，滴加二硫化碳；
[0036](C)將反應(yīng)體系控制在一定溫度范圍內(nèi)，繼續(xù)攪拌；
[0037](d)然后，再加熱到一定溫度后，恒溫反應(yīng)一定時(shí)間；
[0038](e)待反應(yīng)完畢，攪拌冷卻結(jié)晶，過(guò)濾；
[0039](f)真空干燥制得產(chǎn)品。
[0040]所述步驟(f)結(jié)束后，稱量產(chǎn)品質(zhì)量，并取樣分析產(chǎn)品含量，計(jì)算產(chǎn)物得率。
[0041]所述堿液為氫氧化鉀。
[0042]所述反應(yīng)容器為三口燒瓶。
[0043]由于在合成二硫代氨基甲酸鹽的過(guò)程中，不同的反應(yīng)原料的配比將對(duì)反應(yīng)過(guò)程中的二硫代氨基甲酸鹽的產(chǎn)品得率產(chǎn)生很大影響，為了得到一個(gè)適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)原料配比，本發(fā)明做了不同反應(yīng)原料配比對(duì)產(chǎn)品得率的影響實(shí)驗(yàn)。
[0044]在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，采用固定反應(yīng)原料二硫化碳和碳酰二胺總摩爾量為1.0mol，改變它們之間的摩爾配比條件下進(jìn)行合成研究。
[0045]固定氫氧化鉀用量為37.5g，反應(yīng)溫度45°C，反應(yīng)時(shí)間2.5h。從理論上考慮到二硫化碳和碳酰二胺的摩爾配比為2: 1，以此為依據(jù)改變二硫化碳和碳酰二胺之間的摩爾配比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以產(chǎn)物得率作為檢測(cè)指標(biāo)考察其對(duì)產(chǎn)物得率的影響情況，結(jié)果如圖1所示。由理論分析可知，當(dāng)二硫化碳與碳酰二胺摩爾配比很小時(shí)，二硫化碳的轉(zhuǎn)化率很高，小比值雖然有利于二硫化碳的完全反應(yīng)，但產(chǎn)物中有效合成產(chǎn)物組分少，產(chǎn)物得率低。
[0046]由圖1可知，隨著二硫化碳與碳酰二胺的摩爾配比增大，其合成產(chǎn)物得率逐漸增高，當(dāng)其摩爾配比到達(dá)1.80時(shí)，產(chǎn)物得率達(dá)到了 75.4%;當(dāng)其摩爾配比到達(dá)2.2: I時(shí)，產(chǎn)物得率達(dá)到最大值94.3% ;但隨著摩爾配比量加大，產(chǎn)物得率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。
[0047]這說(shuō)明二硫化碳在反應(yīng)過(guò)程中，因其易揮發(fā)性，導(dǎo)致?lián)p耗。在實(shí)際操作中，加量應(yīng)大于理論值，才能達(dá)到較理想效果；但是繼續(xù)增大摩爾配比則產(chǎn)物得率呈下降趨勢(shì)，主要原因在于二硫化碳過(guò)量所引起，導(dǎo)致副反應(yīng)發(fā)生。
[0048]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于控制原料摩爾配比的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，其特征在于，包括以下步驟: (a)首先，在反應(yīng)容器中加入一定量的二硫化碳、堿液和碳酰二胺，且控制二硫化碳和碳酰二胺的摩爾配比為2.1: 1~2.3: 1 ； (b)不斷攪拌，待其混合均勻后，控制溫度，滴加二硫化碳； (c)將反應(yīng)體系控制在一定溫度范圍內(nèi)，繼續(xù)攪拌； (d)然后，再加熱到一定溫度后，恒溫反應(yīng)一定時(shí)間； (e)待反應(yīng)完畢，攪拌冷卻結(jié)晶，過(guò)濾； (f)真空干燥制得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制原料摩爾配比的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，其特征在于，所述步驟(f)結(jié)束后，稱量產(chǎn)品質(zhì)量，并取樣分析產(chǎn)品含量，計(jì)算產(chǎn)物得率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制原料摩爾配比的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，其特征在于，所述堿液為氫氧化鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制原料摩爾配比的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，其特征在于，所述反應(yīng)容器為三口燒瓶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于控制原料摩爾配比的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，其特征在于，所述步驟(a)中，控制二硫化碳和碳酰二胺的摩爾配比為2.2: I。
【文檔編號(hào)】C07C333/16GK103804260SQ201210486426
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月13日
【發(fā)明者】張紅梅 申請(qǐng)人:張紅梅