基于控制堿液用量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)明公開了一種基于控制堿液用量的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，包括：(a)首先，在反應容器中加入一定量的二硫化碳、堿液和碳酰二胺，且控制堿液用量為36～39克；(b)攪拌均勻后，控制溫度，滴加二硫化碳；(c)將反應體系控制在一定溫度范圍內，繼續(xù)攪拌；(d)加熱，恒溫反應一定時間；(e)待反應完畢，攪拌冷卻結晶，過濾；(f)真空干燥制得產品。本發(fā)明通過將二硫化碳和碳酰二胺按照一定的工藝參數合成出二硫代氨基甲酸鹽，合成步驟簡單，合成效率高，合成成本低，且合成出的產品高效廉價、應用范圍廣泛，通過控制合成過程中的堿液用量，從而提高了整個合成過程中的產物得率。
【專利說明】基于控制堿液用量的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于控制堿液用量的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝。
【背景技術】
[0002]二硫代氨基甲酸鹽簡稱為DTC，在19世紀中期就已在實驗室通過有機伯胺或仲胺與CS2反應而合成。目前，二硫代氨基甲酸鹽及其衍生物作為除油劑、水質凈化劑、阻垢劑、成膜劑和抗壓添加劑等廣泛應用于橡膠、石油、農業(yè)、礦業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境保護和分析化學等領域。以后，該類物質的應用領域將進一步擴大。
[0003]在石油工業(yè)中，二硫代氨基甲酸鹽類化合物主要用作潤滑油極壓抗磨劑，高溫抗氧劑。由于現在普遍使用的二硫代磷酸鹽類潤滑油抗磨添加劑中的磷元素會使發(fā)動機廢氣轉換裝置的催化劑中毒失效，再者基于環(huán)保方面的考慮，各國均對機油等潤滑油中磷的含量作了嚴格的規(guī)定，要求使用低灰、低磷潤滑油。二硫代氨基甲酸鹽類化合物因具有優(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潤滑油抗磨添加劑的替代產品。對新型二硫代氨基甲酸鹽類化合物的合成及其作為潤滑油抗磨抗氧劑的應用研究成為當今潤滑油添加劑的一個研究熱點。
[0004]在橡膠工業(yè)中，二硫代氨基甲酸鹽類化合物主要用作橡膠硫化促進劑。其促進硫化功效很大，作為第二促進劑與次磺酞胺類硫化促進劑并用，可縮短硫化時間，目前其用量僅次于次磺酞胺類促進劑。
[0005]在塑料工業(yè)中，二硫代氨基甲酸鹽類化合物的應用主要有兩個方面。一方面是用作高分子聚合時的引發(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、端基結構、側基結構、單體的排列順序及某些聚合物的立構規(guī)整性等，還可通過分子設計而合成多種多樣的、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物質研究得最多。
[0006]在環(huán)境保護中，由于二硫代氨基甲酸鹽類化合物具有極性基，這種極性基中的硫離子原子半徑較大，帶負電，易于與廢水中的金屬陽離子成鍵，生成難溶的二硫代氨基甲酸鹽，因此，常用作萃取鰲合劑。主要應用于兩個方面。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合萃取中的絡合劑。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，制備具有一定機械強度的鰲合樹脂或水溶性的鰲合樹脂。水溶性的二硫代氨基甲酸鹽鰲合樹脂是二十世紀九十年代在美國發(fā)展起來的新型油田污水處理劑，具有高效除油性能，同時還具有殺菌、防垢、緩蝕等功能。
[0007]在礦業(yè)中，二硫代氨基甲酸鹽類化合物主要用作浮選捕收劑。二烷基二硫代氨基甲酸鹽類化合物是一種高效的金屬硫化礦捕收劑，具有捕收能力強、選擇性高、用藥量少、浮選速度快等特點。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)常在高堿條件下用來進行方鉛礦與閃鋅礦、黃鐵礦的浮選分離，它對方鉛礦表現較強的捕收作用。
[0008]在農業(yè)中，二硫代氨基甲酸鹽類化合物主要用作農用殺菌劑。經過幾十年的發(fā)展，已開發(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)學上，二硫代氨基甲酸鹽類化合物主要是用作重金屬中毒的解毒劑、用作抗癌劑、用作免疫調節(jié)劑、醫(yī)用抗氧劑及外用殺菌劑。
[0010]在分析化學中，二硫代氨基甲酸鹽類化合物主要作為萃取絡合劑，用于色譜、光譜分析的分離及預富集。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九十年代在美國發(fā)展起來的新型油田處理劑，如今已在北海油田、墨西哥灣等地已廣泛應用，而我國對這類化學劑的研究卻很少，作為緩蝕劑方面的研究及其實際運用情況，國內報道就更少。
[0012]目前國內對DTC類緩蝕劑存在不足之處有兩方面:
[0013](1)存在所用原料成本高，較難大量獲得。對乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等多乙烯多胺物質作為反應物，研究雖然證實了該類物質緩蝕性能效果不錯，但由于這些原料成本過高且較難獲取，若在鉆完井作業(yè)中大范圍推廣使用，存在很大難度。
[0014](2)對腐蝕介質體系的研究太少。國內這極少量研究也僅僅針對DTC這類物質在酸性腐蝕介質體系中的緩蝕性能研究以及在理論方面的探討，而沒有系統(tǒng)地對DTC類緩蝕劑在中性、堿性和各種不同鹽水腐蝕介質體系，特別是油氣井更為復雜的腐蝕介質體系中緩蝕性能的研究。因此有必要對其它腐蝕介質體系進行系統(tǒng)性研究。
[0015]為此，合成高效廉價、應用范圍廣泛的二硫代氨基甲酸鹽類緩蝕劑以及對其在不同腐蝕介質體系中的緩蝕性能的研究，就顯得很有必要。
[0016]由合成產物的化學反應方程式可知，堿作為反應物，也說明此合成反應為耗堿反應。因此在該合成反應中堿液用量是該合成產物緩蝕劑性能的一個重要的影響因素；該反應為放熱反應，而堿溶解過程會放出大量的熱，在實際操作過程中，決不能用固體狀堿作為反應物，否則，會造成實驗失敗，甚至引起事故。

【發(fā)明內容】

[0017]本發(fā)明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種基于控制堿液用量的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，該合成工藝通過將二硫化碳和碳酰二胺按照一定的工藝參數合成出二硫代氨基甲酸鹽，合成步驟簡單，合成效率高，合成成本低，且合成出的產品高效廉價、應用范圍廣泛，通過控制合成過程中的堿液用量，從而提高了整個合成過程中的產物得率。
[0018]本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現:一種基于控制堿液用量的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，包括以下步驟:
[0019](a)首先，在反應容器中加入一定量的二硫化碳、堿液和碳酰二胺，且控制堿液用量為36~39克；
[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)將反應體系控制在一定溫度范圍內，繼續(xù)攪拌；[0022](d)然后，再加熱到一定溫度后，恒溫反應一定時間；
[0023](e)待反應完畢，攪拌冷卻結晶，過濾；
[0024](f)真空干燥制得產品。
[0025]所述步驟(f)結束后，稱量產品質量，并取樣分析產品含量，計算產物得率。
[0026]所述堿液為氫氧化鉀。
[0027]所述反應容器為三口燒瓶。
[0028]所述步驟(a)中，控制堿液用量為37.5克。
[0029]綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:通過將二硫化碳和碳酰二胺按照一定的工藝參數合成出二硫代氨基甲酸鹽，合成步驟簡單，合成效率高，合成成本低，且合成出的產品高效廉價、應用范圍廣泛，通過控制合成過程中的堿液用量，從而提高了整個合成過程中的產物得率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為氫氧化鉀用量對產物得率的影響示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結合實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。
[0032]實施例:
[0033]本發(fā)明涉及的一種基于控制堿液用量的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，其具體步驟如下:
[0034](a)首先，在反應容器中加入一定量的二硫化碳、堿液和碳酰二胺，且控制堿液用量為36~39克；
[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)將反應體系控制在一定溫度范圍內，繼續(xù)攪拌；
[0037](d)然后，再加熱到一定溫度后，恒溫反應一定時間；
[0038](e)待反應完畢，攪拌冷卻結晶，過濾；
[0039](f)真空干燥制得產品。
[0040]所述步驟(f)結束后，稱量產品質量，并取樣分析產品含量，計算產物得率。
[0041]所述堿液為氫氧化鉀。
[0042]所述反應容器為三口燒瓶。
[0043]由合成產物的化學反應方程式可知，堿作為反應物，也說明此合成反應為耗堿反應。因此在該合成反應中堿液用量是該合成產物緩蝕劑性能的一個重要的影響因素；該反應為放熱反應，而堿溶解過程會放出大量的熱，在實際操作過程中，決不能用固體狀堿作為反應物，否則，會造成實驗失敗，甚至引起事故。
[0044]本實施例中堿液采用氫氧化鉀，固定反應原料二硫化碳與碳酰二胺摩爾配比為2.2: 1，反應溫度為45°C，反應時間為2.5h，改變反應中氫氧化鉀用量，以產物得率作為指標考察其對合成產物量的影響情況，結果如圖1所示。
[0045]由圖1可知，隨著KOH用量的增大，產物轉化率逐漸提高，主要是因為該合成反應是需要在堿性條件下進行，在反應過程中堿的消耗量很大，當堿的用量較小時，產物轉化率低，因此導致產品中有效組分含量低；隨著KOH用量增大，轉化率逐漸增高致使產物得率不斷增大，當用量為37.5g時，產物得率為最大值93.6%。繼續(xù)增大用量，則呈下降趨勢，主要是因為反應中二硫化碳與碳酰二胺已基本完全反應轉化為合成產物，而多余的堿將只能以KOH的形式存在于反應產物中，導致副反應發(fā)生而影響了產物的得率，使得產物得率下降。
[0046]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據本發(fā)明的技術實質，對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內。`
【權利要求】
1.基于控制堿液用量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，在反應容器中加入一定量的二硫化碳、堿液和碳酰二胺，且控制堿液用量為36~39克； (b)不斷攪拌，待其混合均勻后，控制溫度，滴加二硫化碳； (c)將反應體系控制在一定溫度范圍內，繼續(xù)攪拌； (d)然后，再加熱到一定溫度后，恒溫反應一定時間； (e)待反應完畢，攪拌冷卻結晶，過濾； (f)真空干燥制得產品。
2.根據權利要求1所述的基于控制堿液用量的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，其特征在于，所述步驟(f)結束后，稱量產品質量，并取樣分析產品含量，計算產物得率。
3.根據權利要求1所述的基于控制堿液用量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.根據權利要求1所述的基于控制堿液用量的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，其特征在于，所述反應容器為三口燒瓶。
5.根據權利要求1所述的基于控制堿液用量的二硫代氨基甲酸鹽合成工藝，其特征在于，所述步驟(a)中，控制堿液用量為37.5克。
【文檔編號】C07C333/16GK103804261SQ201210486427
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月13日 優(yōu)先權日:2012年11月13日
【發(fā)明者】張紅梅 申請人:張紅梅