2-Mercaptobenzothiazol CAS 149-30-4

1. Die Kernrolle in der Gummiindustrie

Als Kernbestandteil von Gummivulkanisationsbeschleunigern nimmt MBT eine unersetzliche Stellung in der Gummiverarbeitung ein. Sein Wirkungsmechanismus besteht darin, die physikalischen Eigenschaften von Gummiprodukten erheblich zu verbessern, indem es mit ungesättigten vulkanisierten Polymeren eine elastische, vernetzte Struktur bildet.

1.1 Schwefelungsfördernde Eigenschaften
MBT hat eine schnelle vulkanisationsfördernde Wirkung auf allgemeine Gummisysteme wie Naturkautschuk (NR), Isoprenkautschuk (IR) und Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR). Die kritische Temperatur für die Vulkanisation liegt bei nur 120–130 Grad.

Bei einer typischen Dosierung von 0,5–2 phr kann die Zugfestigkeit von Gummiprodukten um 20–30 % und die Härte um 5–10 Shore-A-Einheiten erhöht werden. In Kombination mit Aktivatoren wie Zinkoxid und Stearinsäure kann die Vulkanisationseffizienz um mehr als 40 % gesteigert und das Vulkanisationsplateau um 30 % verlängert werden, wodurch Frühvulkanisationsphänomene wirksam vermieden werden.

1.2 Verbundfördersystem
Im Butylkautschuk (IIR)-System die Kombination von MBT und Dithiothiuram (TMTD) im Verhältnis 1:0,5.

Kann die Vulkanisationszeit auf 60 % der herkömmlichen Formel verkürzen und gleichzeitig den Luftdichtheitsindex des Produkts beibehalten (weniger als oder gleich 0,5 cm³/(cm² · 24h · atm)). Aus der Gummimischung aus chlorsulfoniertem Polyethylen (CSM) kann durch Kombination mit Bleitrisulfat ein helles Gummiprodukt mit einer Wasserbeständigkeit von 720 Stunden (50-Grad-Wasserbad) hergestellt werden, das sich besonders für Dichtungen im Schiffsbau eignet.

1.3 Anwendung der Latexvulkanisation
Aus Naturkautschuklatex,2-Mercaptobenzothiazolwird mit Diethyldithiocarbamatdiethylamin (ZDC) im Verhältnis 1:1,2 kombiniert, um eine Vulkanisation bei Raumtemperatur (25 ± 2 Grad) zu erreichen.

Die Vulkanisationszeit wird innerhalb von 8–12 Stunden kontrolliert und die Zugfestigkeit des Produkts kann 18–22 MPa erreichen. Dieses System kann den Vulkanisierungsenergieverbrauch bei der Herstellung medizinischer Gummihandschuhe um 65 % reduzieren und gleichzeitig den Biokompatibilitätsindex des Produkts (Zytotoxizität kleiner oder gleich Stufe 1) beibehalten.

1.4 Mittlerer Conversion-Wert
MBT kann als wichtiges Zwischenprodukt verschiedene Hochleistungsbeschleuniger ableiten:

Der Beschleuniger CZ (N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsulfonamid) wurde durch Reaktion mit Cyclohexylamin hergestellt und die Schwefelungsaktivität wurde um das 2,5-fache erhöht
Reaktion mit Morpholin zur Erzeugung des Promotors NOBS (N-Oxydiethylen-2-benzothiazolsulfonamid) mit einer Verlängerung der Kalzinierungszeit um 40 %
Das Oxidationsprodukt MBTS (Dibenzothiazoldisulfid) in EPDM-Kautschuk kann die Wärmealterungsbeständigkeit (150 Grad × 70 Stunden) des Produkts um 50 % verbessern.

2. Innovative Anwendungen im Bereich des Metallkorrosionsschutzes

Die Thiolgruppe (- SH) von MBT bildet einen dichten Schutzfilm auf der kohärenten Oberfläche und hemmt wirksam elektrochemische Korrosion.

2.1 Materialschutz auf Kupferbasis
Wenn im zirkulierenden Kühlwassersystem die Konzentration der Kupferionen 0,5 mg/L erreicht, kann die Zugabe von 5–10 mg/L MBT die Korrosionsrate von Kupferrohren von 0,25 mm/a auf 0,03 mm/a reduzieren. Der Wirkungsmechanismus besteht darin, dass das S-Atom im MBT-Molekül mit Cu ⁺ ein stabiles fünfgliedriges Ringchelat bildet und die Schutzfilmdicke 50–80 nm erreichen kann.

Beim Verkupferungsprozess von elektronischen Bauteilen kann die Verwendung als Glanzmittel (0,05–0,10 g/L) die Kristallisation der Kupferschicht auf 0,5–1,0 μm verfeinern und die Porosität um 80 % reduzieren.

2.2 Industrielle Anwendung der Mineralverarbeitung
Als Flotationssammler für Sulfiderze kann MBT eine Rückgewinnungsrate von 92 % -95 % (pH=6-8) für Pyrit erreichen. Der selektive Adsorptionsmechanismus besteht darin, dass der Benzothiazolring in MBT-Molekülen eine π-d-Komplexbindung mit Fe² ⁺ auf der Oberfläche von Pyrit mit einer Adsorptionsenergie von -45 kJ/mol bildet.

Bei der Kupfer-Molybdän-Trennflotation kann die Einstellung des pH-Werts mit Kalk auf 10–11 den Gehalt des Molybdänkonzentrats von 0,8 % auf 4,2 % erhöhen und die Rückgewinnungsrate um 15 Prozentpunkte verbessern.

2.3 Galvanische Zusatzfunktion
Im sauren Verkupferungssystem kann MBT als Hilfsaufheller (0,02–0,05 g/L) die kathodische Polarisation um 15–20 mV erhöhen und die Kristallorientierung und Ausrichtung der Beschichtung um über 90 % verbessern. Beim Zyanid-Versilberungsprozess kann die Zugabe von 0,5 g/L MBT die Härte der Silberschicht von HV 60 auf HV 120 erhöhen und die Verschleißfestigkeit (Taber 500 g Belastung) um das Dreifache verbessern.

3. Präzise Anwendungen im Bereich der analytischen Chemie

Die kohärenten Chelatisierungseigenschaften von MBT machen es zu einem wichtigen Werkzeug für die Spurenkohärenzanalyse.

3.1 Farbreaktionssystem
In einer Ammoniakpufferlösung mit pH =9 bildet MBT mit Ag ⁺ einen 1:2-Rotkomplex mit einem molaren Absorptionsvermögen von 1,2 × 10 ⁵ L/(mol · cm) und einer Nachweisgrenze von 0,02 μ g/ml. Das System hat eine relative Standardabweichung (RSD) von kleiner oder gleich 2,5 % und eine Rückgewinnungsrate von 98 % bis 102 % bei der Bestimmung des Quecksilbergehalts in Galvanikabfällen. Der mit Pb ² ⁺ (λ max=410 nm) gebildete gelbe Komplex kann die Bestimmungsgrenze von Blei in der Erzanalyse auf 0,5 μ g/g senken.

3.2 Extraktions- und Trenntechnik
Im System Propanol-Natriumchlorid-Wasser (Volumenverhältnis 3:1:6) entsteht der Komplex durch2-Mercaptobenzothiazolund SnCl₂ hat einen Verteilungskoeffizienten von 1500 für Rh³⁺. Dieses System kann die Rückgewinnungsrate von Rhodium von 65 % auf 92 % erhöhen und eine Reinheit von 99,95 % bei der Platingruppen-Kohärentertrennung erreichen. Bei der Behandlung von Kupferschmelzabwasser kann der MBT-Cu²⁺-Komplex quantitativ durch Ionenaustauscherharz (Typ D401) mit einer Desorptionsrate von mindestens 95 % adsorbiert werden.

3.3 Elektrochemische Sensoren
Basierend auf der MBT-modifizierten Glaskohlenstoffelektrode beträgt der lineare Bereich für den Nachweis von Cd²⁺ 1 × 10 ⁻⁸ -1 × 10 ⁻⁵ mol/L und die Nachweisgrenze beträgt 3 × 10 ⁻⁹ mol/L. Bei der Überwachung schwerer Kohärenter im Meerwasser beträgt die Reaktionsabweichung des Sensors nach 30-tägigem Dauerbetrieb weniger als oder gleich 5 %, und die Entstörungsfähigkeit (Selektivitätskoeffizient für Zn²⁺ und Pb²⁺) erreicht die Größenordnung von 10³.

4. Weitere spezielle Anwendungsgebiete

4.1 Farbstoffindustrie
MBT und 1-Amino-4-nitroanthrachinon können in DMF unter Rückfluss erhitzt werden, um Disperse Brilliant Red S-GL (CI Disperse Red 121) zu erzeugen. Unter Färbebedingungen bei hoher Temperatur und hohem Druck bei 130 Grad hat der Farbstoff eine Farbstoffaufnahmerate von 96 % auf Polyesterfasern und eine Farbechtheit (ISO 105-B02) von größer oder gleich 4 Stufen. Die Benzothiazolgruppe in ihrer Molekülstruktur bildet Wasserstoffbrückenbindungen und Van-der-Waals-Kräfte mit Fasern und verleiht dem Farbstoff eine hervorragende Verstärkung und Kompatibilität.

4.2 Optoelektronische Materialien
Der aus MBT- und CdS-Quantenpunkten hergestellte Fotodetektor weist ein Ein/Aus-Verhältnis von 10 ⁴ und eine Reaktionszeit (τ r/τ f) von 120/150 μs unter 365-nm-Beleuchtung auf. Dieses Material hat eine dreimal höhere Empfindlichkeit als reine CdS-Geräte im Bereich der Ultraviolettdetektion und eine Verringerung des Dunkelstroms um zwei Größenordnungen. Der Bandanpassungsmechanismus beruht auf der Bildung einer Potentialbarriere von 0,5 eV zwischen dem LUMO-Energieniveau von MBT (-3,2 eV) und dem Leitungsband-Energieniveau von CdS (-3,7 eV), wodurch die Trennung photogenerierter Träger wirksam gefördert wird.