Brevet FR2037001A1 — publié le 19701231

La présente invention, faite dans les services de la Française des Matières Colorantes S.A., concerne la N-méthyl N-cyclohexyl-bonzothiazol-sulfénamide-2 et son dérivé dtoxyda- tion la N-méthyl N-syclohexylbenzothiazol-sulfinamide-2. Ces nouveaux dérivés du mercaptobenzothiazole peuvent être représentés respectivement par les formules suivantes Ces nouveaux composés sont utilisables comme accélérateurs de vulcanisation pour les caoutchoucs naturels et pour les caoutchoucs synthétiques vulcanisables par le soufre. La N-méthyl N-cyclohexylbenzothiazol-sulfénamide-2 de formule (I) peut être préparée suivant les procédés connus concernant la préparation des benzothiazol-sulfénamides; on peut, par exemple, traiter par des oxydants inorganiques ao- lubles dans l'eau une solution aqueuse du mercapto-benzothia- zole ou du disulfure de benzothiazyle en présence d'un excès de N-méthyl cyclohexylamine. On peut aussi faire réagir un sel de métal alcalin du mercapto-benzothiazole sur le dérivé N-halogéné de la N-méthyl cyclohexylamine. On peut en outre faire réagir la benzothiazol-sulfénamide-2 sur la N-méthyl cyclohexylamine. Le dérivé d'oxydation de la N-méthyl N-cyclohexylben zothiazol-sulfénamide-2 (formule Il) peut être préparé avec un excellent rendement suivant le procédé décrit dans la demande de brevet français déposée le 2 Octobre 1968 pour "Nouveau pro cédé de préparation d'amides de l'acide bezizothiazol-sulfini- que". Ce procédé consiste à traiter une suspension de la sul- fénamide en milieu aqueux hétérogène par l'hypochlorite de sodium. L'oxydation est conduite à une température inférieure à 3O0C en présence d'agents alcalins tels que de préférence le carbonate de sodium et le bicarbonate de sodium. Dans les exemples suivants les parties indiquées sont en poids. Exemple 1 Dans un appareil muni d'un agitateur, d'un thermomètre et d'un réfrigérant relié à une prise de vide, on place 91 parties de benzothiazol-sulfénamide-2 et 147 parties de N-méthyl cyclohexylamine. On chauffe progressivement en 30 minutes environ jusqu'à 60-?O0C en abaissant le vide à 50 mmHg. La solution brunit. On chauffe ainsi environ une heure à 60-7CPC. On rétablit la pression atmosphérique et ajoute sous agitation un mélange comprenant 250 parties d'eau et 200 parties d'alcool éthylique. Par refroidissement la N-méthyl N-cyclo- hexyl benzothiazol-sulfénamide-2 se sépare sous la forme d' un solide blanc grisâtre. Elle est filtrée sous vide. On obtient 113 parties de produit soit un rendement de 81,8%. Son point de fusion (non corrigé) est de 410C. Par recristallisation dans l'alcool éthylique à 950, on obtient un produit de point de fusion (non corrigé) 42,50C. Analyse Calculé : N % 10,05 S % 23 trouvé : 10,08 23,5 Exemple 2 Dans un appareil muni d'un dispositif d'agitation et d'un thermomètre, on met en suspension 139 parties de N-méthyl N-cyclohexylbenzothiazol-sulfénamide-2 dans 300 parties d'eau additionnées de 0,5 partie atisobutylnaphtalene-sulfo- nate de sodium. On ajoute 20 parties de carbonate de sodium et 20 parties de bicarbonate de sodium. A la température de 200C, on ajoute sous bonne agitation 425 parties en volume d'une solution d'hypochlorite de sodium titrant 175 grammes/ litre en ClONa. La durée d'introduction est de 3 heures. On agite ensuite à 20-250C pendant 15 heures et filtre sous vide. On lave jusqu'à neutralité et sèche sous vide.On obtient 129 parties de N-méthyl N-cyclohexyl benzothiazol-sulfinamide-2, soit un rendement de 87,7 %. Point de fusion- (non corrigé) 122,50C. Par recristallisation dans l'alcool éthylique à 950 on obtient un produit de point de fusion (non corrigé) 1250C. Analyse : (C14H12S2O = 294) Calculé : C % 57,10 H % 6,12 N % 9,52 S % 21,77 trouvé : 56,94 6,24 9,06 21,68 Spectre Infrarouge : Bande (S - O) 1080 cm-1 Les exemples suivants, dans lesquels les parties (p) sont en poids, illustrent le pouvoir accélérateur des produits revendiqués dans les opérations de vulcanisation. Dans les tableaux les temps sont indiqués en minutes et éventuellement centièmes de minutes. I.- On prépare les mélanges suivants I II Feuilles fumées de caoutchouc naturel 100 p 100 p Noir de carbone HAF 45 45 Oxyde de zinc 5 5 Acide stéarique 3 3 Soufre - - 2,5 2,5 Goudron de pin 3 3 N-méthyl N-cyclohexyl benzothiazol sulfénamide -2 0,8 - N-méthyl N-cyclohexyl benzothiazol sulfinamide - 2 - 0,8 a) Sur chaque mélange on effectue les essais Mooney à 1200C, 130 C et 1400C en utilisant le grand rotor. 120 C 130 C 140 C Mélange I II I Ii I Il Palier 32 32 30 30 28 28 Temps de grillage 24,10 28,50 12,90 14,95 7,40 8,45 t5 Indice de vulcani- 8,35 11 4,10 5,40 2,10 2,80 sation t5-t35 b) Chaque mélange est vulcanisé sous presse à 1430C en plaque de 2 mm d'épaisseur dans lesquelles on découpe des haltères pour la détermination des propriétés mécaniques Temps de Module à Résistance à Allongement Dureté vulcani- 300% en la rupture en à la rupture Shore sation à Kg/cm2 Kg/cm2 143 C 10 125 294 600 60 15 175 315 540 66 20 200 323 500 68 30 209 300 445 70 I 40 211 290 400 70 50 206 286 410 68 60 206 292 400 69 60 194 276 405 68 10 48 119 525 48 15 101 282 600 58 20 140 315 575 65 30 167 305 500 68 Il 40 176 298 475 68 50 178 290 450 68 60 178 293 460 68 90 178 292 460 67 II.- On prépare les mélanges suivants III IV Caoutchouc SBR CARIFLEX S 1500 100 p 100 p Oxyde de zinc 5 5 Acide stéarique 1,5 1,5 Soufre 1,75 1,75 "Plaxène" (huile aromatique) 3 3 Noir de carbone G 31 HAF 45 45 N-phényl ss.naphtylamine 0,65 0,65 N,N'-diphényl p.phénylènediamine 0,35 0,35 N-méthyl N-cyclohexyl benzothiazol sulfénamide - 2 0,8 - N-méthyl N-cyclohexyl benzothiazol sulfinamide - 2 - 0,8 a) Sur chaque mélange on effectue les essais Mooney à 13000, 140 C et 15000 en utilisant le grand rotor. 130 C 140 C 150 C Mélange III IV III IV III IV Palier 99 95 98 93 100 99 Temps de grillage 18,70 23,80 6,55 12,70 4,90 7,80 t5 Indice de vulcanisa- 12,45 20 7,65 10,35 3,95 5.35 tion t5-t35 b)Chaque mélange est vulcanisé à 150 C sous presse en plaques de 2 mm d'épaisseur dans lesquelles on découpe des haltères pour la détermination des propriétés mécaniques Temps de Module à Résistance à Allongement Dureté vulcani- 300% en la rupture en à la rupture Shore sation à Kg/cm2 kg/cm2 % 150 C 5 16 26 790 47 10 31 @ 73 700 50 15 94 234 610 55 20 143 203 550 60 30 155 294 500 63 III 40 167 30Q 475 63 50 156 284 460 63 60 170 289 440 63 90 t61 294 465 63 120 1 155 287 475 63 5 14 18 650 44 10 20 37 700 47 15 34 81 650 50 20 63 157 635 54 30 114 257 600 57 IV 40 125 286 575 61 50 136 288 525 61 60 136 296 530 61 90 136 288 520 61 120 148 280 500 61 III.- On prépare les mélanges suivants V VI Caoutchouc SBR CARIFLEX S 1712 100 p 100 p Noir de carbone ISAF 50 50 Oxyde de zinc 5 5 Acide stéarique 3. 3 "Dutres" V.10 (huile aromatique) 3 3 Soufre 2 2 N-méthyl N-cyclohexyl benzothiazol sulfénamide - 2 0,8 | - N-méthyl N-cyclohexyl benzothiazol sulfinamide - 0,8 a) Sur chaque mélange on effectue les essais Mooney à 130 C, 140 C et 1500C en utilisant le grand rotor. 130 C 140 C 150 C Mélange V VI V VI V VI Palier 31 31 30 30 30 30 Tomps de grillage 29,10 26,45 15,35 14,70 8,55 8,45 t5 Indice d vulcanisa 5,90 12,05 3,95 6,90 2,65 3,95 tion t5-t35 b) Chaque mélange est vulcanisé sous presse à 150 C en plaques de 2 mm d'épaisseur dans lesquelles on découpe des hal- tères pour la détermination des propriétés mécaniques. Temps de Module à Résistance à Allongement % Dureté vulcani- 300 % en la rupture e à la rupture | Shore sation Kg/cm Kg/cm 10 21 101 975 50 15 92 244 625 59 20 125 250 525 63 30 158 250 425 65 V 40 164 247 425 65 60 164 249 425 65 75 165 244 410 65 90 164 234 410 65 120 171 255 425 65 | | 10 8 18 1230 45 15 28 149 900 53 20 62 230 760 56 30 119 246 550 60 VI 40 150 269 500 63 60 149 254 460 64 75 156 259 450 65 90 155 255 475 65 120 155 257 450 65 R E V E N D I C A T.I O N S 1 ) La sulfénamide de formule ainsi que la sulfinamide en dérivant. 20) t. > application des sulfénamide et sulfinamide revendiquées en 10 à la vulcanisation des caoutchoucs naturels et synthétiques.