[发明专利]一种橡胶防焦剂CTP合成的微反应系统及方法

说明书

一种橡胶防焦剂CTP合成的微反应系统及方法，该系统由微换热器、微反应器、搅拌釜反应器串联组成；合成方法为：将二环己基二硫化物在微换热器内预降温，随后与氯气在微反应器内连续反应，生成环己基次磺酰氯；环己基次磺酰氯连续流出微反应器进入搅拌釜反应器，与预先加入的邻苯二甲酰亚胺钠盐缩合，生成含N‑环己基硫代邻苯二甲酰亚胺(CTP)的反应液，经分水精制得CTP产品。其中，微反应器内反应温度为‑20～15℃，反应时间为0.01秒～1.5分钟；搅拌釜反应器内反应温度为‑10～10℃，反应时间为10分钟～60分钟。本发明氯化步骤反应时间大幅缩短，两步反应的总收率高于93％，较现有生产技术高出3‑4个百分点。

技术领域

本发明属于橡胶行业助剂合成领域，具体涉及一种橡胶防焦剂CTP合成的微反应系统与方法。

背景技术

橡胶防焦剂CTP是目前橡胶工业中防止焦烧行为的不可缺少的添加剂。生胶成为橡胶制品要经过塑炼、混炼、压延、硫化等一系列过程，在硫化之前的加工工序中，由于机械工作时产生的热和高温作用，胶料往往产生早期硫化(称为焦烧)，使胶料难以继续硫化交联。配用防焦剂CTP能实现橡胶生产中胶料的密封混炼，延长焦烧时间，同时又不妨碍硫化促进剂的正常发挥；在胶料压延或硫化时，可以提高体系温度，从而提高橡胶加工生产效率。

合成CTP主要包括两步反应：第一步，二环己基二硫化物与氯气反应生成环己基次磺酰氯；第二步，环己基次磺酰氯与邻苯二甲酰亚胺缩合生成CTP。目前，关于CTP的合成方法，氯化与缩合两步反应全部采用釜式反应器进行。

美国专利US 4377700在搅拌容器中以邻苯二甲酰亚胺和环己基次磺酰氯为原料，在碱金属或碱土金属氢氧化物水溶液存在下，制备N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。中国专利CN 1022484C公开了制备CTP的方法，其特征在于，将氯化与缩合反应在同一搅拌反应器中完成，收率只有85％左右。此外，日本东丽公司也公开了CTP的合成方法(CN 1880305A)，其特征是以芳香族烃与饱和烃的混合溶剂中合成环己基次磺酰氯，然后在芳香族烃与饱和烃的混合溶剂中使环己基次磺酰氯与邻苯二甲酰亚胺反应生成CTP，两步反应的反应方式皆为搅拌，其中氯化反应时间为1-5小时，缩合反应时间为1-5小时，产物收率为89％。

上述有关CTP合成方法的共同特点是，反应工艺中的氯化和缩合全部采用搅拌方式进行，这种方式除了会使部分邻苯二甲酰亚胺包裹于CTP产品中，更大的缺陷在于，氯气通入二环己基二硫化物的时间长，混合不均，生成的环己基次磺酰氯在长时间反应下不稳定，致使总反应收率低。

发明内容

基于以上背景技术，针对搅拌釜氯化工艺下环己基次磺酰氯不稳定、总反应收率低的问题，本发明提出采用微通道气液连续反应工艺合成环己基次磺酰氯，并特别提供一种微通道氯化与釜式缩合合成CTP的工艺。

具体方案如下：

本发明一方面提供一种橡胶防焦剂CTP合成的微反应系统，该系统包括依次串联至少一个微换热器、至少一个微反应器、和一个搅拌釜反应器；所述微换热器内部设置有冷、热流体的微通道，至少一个所述微反应器内部设置氯气分布通道及微孔，以及气液混合微通道；在所述气液混合微通道上下侧设置换热微通道；在所述搅拌釜反应器设置常规冷却夹套。

基于以上技术方案，优选地，在所述内部设置氯气分布通道及微孔的微反应器前端连接至少一个微换热器；当所述微反应器至少两个时，所述内部设置氯气分布通道及微孔的微反应器位于所有微反应器的最前面，称为第一微反应器，后端连接其他微反应器，依次按顺序称为第二微反应器、第三微反应器，…第n微反应器；所述第二微反应器、第三微反应器，…第n微反应器内部设置气液混合微通道和冷却水通道，但不包含氯气分布通道及微孔。

基于以上技术方案，优选地，所述微换热器内冷热流体的微通道的水力学直径为0.1～2mm；所述微反应器内氯气分布通道及微孔、以及气液混合微通道的水力学直径为0.1～2mm。