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TDI储存的注意事项? 有机异氰酸酯是一类重要的化合物,在聚氨酯工业、涂料工业、染料和农药等高分子材料中,有广泛的应用[1]。异氰酸酯的生产引起了世界各发达国家的广泛重视,其产量逐年增长[2]。因此,研究与开发异氰酸酯工业在我国具有十分重要的现实意义。 异氰酸酯产品系列主要包括tdi(甲苯二异氰酸酯),mdi(二苯甲烷二异氰酸酯),papi(聚甲基聚苯异氰酸酯),pi(苯异氰酸酯),ipdi(异佛尔酮二异氰酸酯),odi(十八烷基异氰酸酯)等。在传统的异氰酸酯合成工业中,以上各类产品均依靠光气法合成。 光气法合成工艺路线长,技术复杂,原料成本昂贵,设备费用高,更困难的*气毒性很大,对环境污染严重。70年代以来,随着环境保护意识的加强,改进异氰酸酯的合成工艺以及开发*气法生产异氰酸酯已成为化工领域十分活跃的课题,现将主要进展介绍如下。 1 一步法 以tdi的合成为例,反应式为: 通过一步反应实现异氰酸酯的合成,难度很大。据最新报道,采用pd(4-mepy)2cl2(co)x作为主催化剂(mepy为甲基吡啶),fecl3为助催化剂,可以明显提高选择性[3]。在200°c和8.5mpa下,反应1.5h后,反应接近完全转化,tdi的选择性达70.9%,副产物中有5.7%的单异氰酸酯。 2 两步法 通过对一步法的反应机理分析可知,n原子很难停留在—nco的阶段,相对而言,—ncooch3是反应体系中比较稳定的产物。 因此,有研究者提出了在反应中先行完成甲氧羰基化以制备氨基甲酸酯,再通过氨基甲酸酯加热分解制取异氰酸酯的两步法,现已取得较大进展。具体途径可分为氨基的氧化羰化和硝基的还原羰化。 2.1 氨基的氧化羰化合成 以pi为例,第一步苯胺的氧化羰化合成反应式为: 该反应的主要副产物为二苯基脲,在甲醇存在下,可自动醇解为氨基甲酸酯,故不影响反应结果。对于该反应催化剂的研究十分活跃,现就报道较多的几种类型及其反应效果列表如下: 表1 苯胺的氧化羰化合成催化剂性能 催化剂 温度/°c 反应时间/h 转化率/% 选择性/% pd(tpp)/nai 180 3 100 83[4] pd/c/nai 170 2 100 92[5,6] rhi3·3h2o 170 2 62.9 100[7] *tpp:四苯基卟啉二价阴离子 实验研究表明,催化剂中碘元素的存在可提高反应选择性。但是,当卤素浓度过大时,会降低胺的转化率[8]。增大苯胺浓度或co压力,均有利于反应进行。o2压力对反应的影响比较复杂,存在极值。另据报道,甲苯二胺在同类催化剂和相似反应条件下,转化率仅为20%~40%,二氨基甲酸酯选择性接近60%[9],副产物主要为单氨基甲酸酯等。 第二步为氨基甲酸酯的热分解,反应式为: 该步为快速反应,很容易进行,且反应比较完全,无催化剂存在亦能进行。一般而言,两步法虽然步骤简单,但反应机理比较复杂,产物难以把握,特别是对tdi等结构复杂的异氰酸酯产品,应用尚有一定困难。 2.2 硝基的还原羰化合成 以pi为例,第一步硝基的还原羰化反应为: 关于该反应的催化剂,第ⅷ族过渡金属的所有元素都有报道,另外,pt等金属元素也有专利报道,其中以pd,ru和rh的化合物催化效果最有效[10-13]。 2.2.1 ru类:(1)以[rucl(co)2(phpy)]2为催化剂,在150°c,7×103kpa时,反应6h,收率达到80%[14]。 (2)以羰基合钌系列为催化剂[15],如ru3(co)12,ru3(co)9,ru6(co)16等,其中以ru3(co)12效果最优,(以net4+cl-为共催化剂,甲苯为溶剂):在170°c,6×103kpa时,反应5h,收率为93%[16]。 2.2.2 pd类:(1)keggin型杂多阳离子钯催化剂(分子式pdcl2-h4pvmo11o40):在170°c,4.1mpa时,反应3h,转化率为99.3%,选择性92%[17]。 (2)pd/c催化剂,3,4,7,8-四甲基菲咯啉,2,4,6-三甲基苯甲酸为助催化剂:在180°c,4.0mpa时,反应2h,转化率99%,选择性为96.6%[18]。 (3)pd/baso4催化剂,在类似条件下,效果亦很好。 对以上所有催化剂而言,反应的主要副产物都是苯胺[19]。通过反应机理研究可知,氮烯中间物为反应的中间产物和主要途径。加压co有利于—nco的生成,而温度升高,有利于转化率的提高,但选择性降低。在催化剂方面,只有二价过渡金属离子才会有明显的催化作用,如pd2+,ru2+,rh2+,fe2+等。 对二硝基苯进行反应时,原料转化率达到95%以上,但选择性大大下降,反应产物相当复杂[20]。 第二步为氨基甲酸酯的热分解,与前述相同,热分解后即得异氰酸酯。 3 三步法 3.1 dmc(碳酸二甲酯)法 为了更好的控制反应产物系列,可将羰基化过程先行完成,再将甲氧羰基引入所需的结构中,完成氨基甲酸酯的合成[21]。 以pi为例,第一步为合成dmc: dmc为无毒化学品。该反应以铜为催化剂,无副产物,是典型的环境友好反应。 第二步:胺的甲氧羰基化 该反应以pb的氧化物或碳酸盐为催化剂。在温度为160°c时,液相反应1h,苯胺转化率可达到96%,氨基甲酸酯产率为95%,可见选择性很高[22]。 第三步为氨基甲酸酯热分解制取异氰酸酯,该反应与前述相同。 3.2 苯胺—硝基苯联合法[23,24] 以mdi制备为例,第一步为dpu(二苯基脲)的合成: 反应以二乙基钯为催化剂,当苯胺过量时,dpu可获得较高收率。120°c,41×103kpa下,反应4h,dpu收率可达90%以上。 第二步为dpu的甲醇分解 该反应无催化剂即可进行。第三步为氨基甲酸酯的热分解,该步反应类似于前述。 此方法原料来源广泛,反应条件温和,路线明确,副反应少。但由于该过程利用二苯基脲为中间产物,限制了该方法的应用范围,对tdi等复杂结构的双异氰酸酯无法应用。 韩国lg公司利用甲醛为中介,完成了mdi的合成,具体反应途径为[25,26]: 2 该反应采用固体酸为催化剂,反应产物为二苯甲基氨基甲酸酯,经加热分解可生成mdi。该方法的生产成本略高于光气法。 总之,在*气法合成异氰酸酯的各类途径中,步骤越简化,反应本身就越复杂,实现反应越困难。通过增长反应途径,分步完成反应,可大幅度提高实现反应的可行性。dmc法可以适用于各类异氰酸酯的合成,工艺路线明确,副产物少,反应条件温和,第二,三步反应生成的甲醇可以回收再利用以生产mdc。生产成本虽略高于光气法,但实现了环境友好,该方法具有较好的工业化前景。而且,我国已经有了碳酸二甲酯技术,因而有望近期实现某些异氰酸酯产品的环境友好合成,同时开发不同异氰酸酯产品的生产路线 甲苯二异氰酸酯(tdi)的性状及对人体的危害 甲苯二异氰酸酯(tdi)有两种异构体:2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯。甲苯二异氰酸酯是水白色或淡黄色液体,具有强烈的刺激性气味,在人体中具有积聚性和潜伏性,对皮肤、眼睛和呼吸道有强烈刺激作用,吸入高浓度的甲苯二异氰酸酯蒸气会引起支气管炎、支气管肺炎和肺水肿;液体与皮肤接触可引起皮炎。液体与眼睛接触可引起严重刺激作用,如果不加以治疗,可能导致永久性损伤。长期接触甲苯二异氰酸酯可引起慢性支气管炎。对甲苯二异氰酸酯过敏者,可能引起气喘、伴气喘、呼吸困难和咳嗽。查看更多
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简介
职业:福建申远新材料有限公司 - 设备维修
学校:延安大学 - 化学与化工学院
地区:台湾省
个人简介:良好的健康状况和高度的身体训练,是有效的脑力劳动的重要条件。查看更多
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