[发明专利]N,N’-间苯撑双马来酰亚胺及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能橡胶硫化剂N,N’-间苯撑双马来酰亚胺及其制备方法，其属于化学助剂技术领域。

背景技术

N,N’-间苯撑双马来酰亚胺（缩写为PDM）是一类具有双官能团的多功能橡胶助剂。PDM作为多功能橡胶助剂，在天然橡胶加工过程中既可作为橡胶硫化剂，又可作为过氧化物体系中的橡胶助硫化剂，还可以作为橡胶防焦剂和橡胶增粘剂，用途非常广泛。此外，PDM既可适用于通用橡胶，也可适用于特种橡胶体系。在天然橡胶中，PDM与硫磺按照一定比例配合后，既能防止橡胶硫化返原，改善橡胶耐热性，又能提高橡胶与帘子线粘合力和硫化胶模量。PDM还可作为辅助硫化剂，能显著改善关联性能，提高耐热性。因此PDM的生产具有非常大的应用价值。关于PDM的生产受到了科学家们的广泛关注。

目前，国内外相关的PDM合成方法主要如下：一种方法是采用丙酮、二甲基甲酰胺等做溶剂，采用乙酸酐做脱水剂，用顺丁烯二酸酐与间苯二胺反应合成制备，但是该方法中二甲基甲酰胺不但价格昂贵，而且有毒，并且在乙酸酐环化脱水过程中产生大量的副产物乙酸，使得生产成本较高（Amit M. Patel，International Journal of Polymeric Materials, 2010, 59:98-108）；另一种方法是采用苯、甲苯做溶剂，采用对甲苯磺酸等做催化剂，在回流温度下进行顺丁烯二酸酐与间苯二胺反应制得，以上方法中存在着步骤较为复杂，不利于工业化生产（Ludger Heiliger, United States Patent，No.5994561）；此外还有以乙酸为溶剂，以醋酸镍、醋酸酐为催化剂，合成了间苯撑双马来酰亚胺（谢峰，四川理工学院学院（自然科学版）, 2007, 88-91）。对于以上方法中，使用了乙酸酐、醋酸镍等为催化剂，无意中造成了生产成本升高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种N,N’-间苯撑双马来酰亚胺的制备方法。该方法采用以间苯二胺、马来酸酐为原料，在乙酸乙酯-甲苯中合成了N,N’-间苯撑双马来酰亚胺，该反应过程简单，得到产品的纯度高。我们采用乙酸乙酯-甲苯做溶剂，以顺丁烯二酸酐与间苯二胺为主要原料，在无催化剂、无乙酸酐条件下合成间苯撑双马来酰亚胺，反应溶剂经干燥蒸馏后可回收利用，降低了生产成本，操作条件温和，容易控制，更易于工业化生产。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种橡胶多功能助剂N,N’-间苯撑双马来酰亚胺，结构式如下：

。

本发明提供了前述橡胶多功能助剂N,N’-间苯撑双马来酰亚胺的制备方法，是按照顺丁烯二酸酐、甲苯、间苯二胺、乙酸乙酯的先后顺序，将原料加入反应器中，反应完毕后，过滤，洗涤、干燥得产品。

本发明的特点之一是原料配比的选择：是以顺丁烯二酸酐为原料，利用其与间苯二胺、进行取代反应。为提高反应收率，原料配比至关重要，如果采用间苯二胺过量，对产品的后处理带来很多困难。经反复试验，以间苯二胺、顺丁烯二酸酐的摩尔比为1.0-1.1：2.1-2.3为宜。优选的方案中，所述摩尔比为1.0~1.1：2.1~2.2（更加优选的，所述摩尔比为1.0：2.1）。

本发明的特点之二是加料方式的选择：采用首先把加入间苯二胺加入到反应器（圆底烧瓶）中，然后加入甲苯，待温度升至50-70℃（优选55-65℃，更优选60℃）后，再逐滴加入顺丁烯马来酸酐的乙酸乙酯溶液。

前面所述的制备方法，优选的方案是，反应时间为4～6h（更加优选4.5-5.5h）。

本发明所得产品可以从熔点、核磁共振谱、X-单晶衍射技术指标来进行衡量。其制备方法，是将间苯二胺、甲苯置于圆底烧瓶中，开始搅拌，升温至50-70°后，缓慢加入顺丁烯马来酸酐的乙酸乙酯，加热回流，反应时间4～6h；反应完毕后，过滤，洗涤、干燥得产品。该方法反应速度快、反应过程简单，得到的产品纯度高。

附图说明

图1为某具体实施方式的合成N,N’-间苯撑双马来酰亚胺的装置示意图；其中：1、圆底烧瓶；2、分水器；3、直形冷凝管。

图2为N,N’-间苯撑双马来酰亚胺的晶体结构图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但保护范围不被此限制。实施例中各原料或设备均可从市场获得，各种实施方式可参照图1所示的的合成装置示意图进行。