tdi,mdi,ppg,pop,bdo的特性和用途
奇爷要努腻
2024-05-19 22:30:53
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**(tdi)
有机**酯是一类重要的化合物,在聚氨酯工业、涂料工业、染料和农**等高分子材料中,有广泛的应用[1]。**酯的生产引起了世界各发达**的广泛重视,其产量逐年增长[2]。因此,研究与开发**酯工业在我国具有十分重要的现实意义。**酯产品系列主要包括tdi(**),mdi(二苯甲烷**),papi(聚甲基聚苯**酯),pi(苯**酯),ipdi(**),odi(****酯)等。在传统的**酯合成工业中,以上各类产品均依靠**法合成。**法合成工艺路线长,技术复杂,原料成本昂贵,设备费用高,更困难的是**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**酯的合成工艺以及开发非**法生产**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**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**),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**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**酯,再通过**酯加热分解制取**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**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,**在同类催化剂和相似反应条件下,转化率仅为20%~40%,**甲酸酯选择性接近60%[9],副产物主要为单**酯等。第二步为**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**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-**菲咯啉,2,4,6-**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。**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**酯的热分解,与前述相同,热分解后即得**酯。3 三步法
3.1 dmc(**)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**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%,**酯产率为95%,可见选择性很高[22]。第三步为**酯热分解制取**酯,该反应与前述相同。3.2 苯胺—**联合法[23,24]
以m**备为例,第一步为dpu(二苯基脲)的合成:
反应以**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**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**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****酯,经加热分解可生成mdi。该方法的生产成本略高于**法。总之,在非**法合成**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**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**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**技术,因而有望近期实现某些**酯产品的环境友好合成,同时开发不同**酯产品的生产路线
**(tdi)的性状及对人体的危害
**(tdi)有两种异构体:2,4-**和2,6-**。**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**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**可引起慢性支气管炎。对**过敏者,可能引起气喘、伴气喘、呼吸困难和咳嗽。mdi是****(纯mdi)、含有一定比例纯mdi与多苯基多**多**酯**(聚合mdi)以及纯mdi与聚合mdi的改性物的总称,是生产聚氨酯最重要的原料,少量mdi应用于除聚氨酯外的其它方面。聚氨酯既有橡胶的弹性,又有塑料的强度和优异的加工性能,尤其是在隔热、隔音、耐磨、耐油、弹性等方面有其它合成材料无法比拟的优点,是继聚乙烯、聚**、聚丙烯、聚**和abs后第六大塑料,已广泛应用于国防、航天、轻工、化工、石油、纺织、交通、汽车、**疗等领域,成为经济发展和人民生活不可缺少的新兴材料。mdi和tdi互为替代品,都是生产聚氨酯的原料。目前mdi的价格略贵一些,但毒性比tdi低,同时mdi形成的聚氨酯产品的模塑性相对较好。聚**ppg系列
外 观:无色至淡黄色油状物
性能与应用
1、ppg系列溶于甲苯、乙醇、**等**,ppg400、ppg600可溶于水,具有润滑、增溶、消泡、抗静电性能。2、化妆品中,ppg400用作润肤剂、柔软剂、润滑剂。3、用作酯化、醚化和缩聚反应的中间体。聚合物多元醇(pop)简介
用途及说明:
pop93/28是高活性中固含量聚合物多元醇,用途广泛,主要用于高回弹泡沫、热膜塑软泡、半硬泡、自结皮泡沫、反应注射模塑(rim)制品等。二、执行标准:
企业标准
三、技术指标
1、外观
奶白色液体
2、理化性能指标
指标名称 指标
羟值 mgkoh/g 23~27
粘度 mpa·s/25℃≤3500
水份%≤0.05
ph 值 6~9
固含量%27±1
单体残余量 ppm≤100
pop36/2
一、用途及说明:
pop36/28是pop31/28的替代产品,是高活性中低固含量聚合物多元醇,用途广泛,主要用于高回弹泡沫、热膜塑软泡、半硬泡、自结皮泡沫、反应注射模塑(rim)制品等。二、执行标准:
企业标准
三、技术指标
1、外观
淡黄色液体
2、理化性能指标
指标名称 指标
羟值 mgkoh/g 25~29
粘度 mpa·s/25℃≤3500
水份%≤0.05
ph 值 6~9
固含量%23±1
单体残余量 ppm≤100
pop-43
一、用途及说明:
pop-43是高固含量聚合物多元醇,用途广泛,主要用于高回弹泡沫、热模塑软泡、高硬度块状泡沫制品等。二、执行标准:
企业标准
三、技术指标
1、外观
奶白色液体
2、理化性能指标
指标名称 指标
羟值 mgkoh/g 29~33
粘度 mpa·s/25℃≤6000
水份%≤0.05
ph 值 6~9
固含量%42.5±0.5
单体残余量 ppm≤100
pop40
一、用途及说明:
pop40是高活性高固含量聚合物多元醇,用途广泛,主要用于高回弹泡沫、热膜塑软泡、半硬泡、自结皮泡沫、反应注射模塑(rim)制品等。二、执行标准:
企业标准
四、技术指标
1、外观
奶白色液体
2、理化性能指标
指标名称 指标
羟值 mgkoh/g 19~23
粘度 mpa·s/25℃≤7000
水份%≤0.05
ph 值 6~9
固含量%40±1
单体残余量 ppm≤100
pop-48
一、用途及说明:
pop-48是高固含量聚合物多元醇,用途广泛,主要用于高回弹泡沫、热模塑软泡、高硬度块状泡沫制品等。二、执行标准:
企业标准
三、技术指标
1、外观
奶白色液体
2、理化性能指标
指标名称 指标
羟值 mgkoh/g 26~30
粘度 mpa·s/25℃≤7000
水份%≤0.05
ph 值 6~9
固含量%47±0.5
单体残余量 ppm≤100
bdo
别名:1,4-**丁烷
英文名:1,4-putylene glycol;1,4-butanediol;1,4-dilhydroxybutane
结构式:hoch2ch2ch2ch2oh
分子式:c4h10o2
物理化学性质:无色油状液体,可燃,能与水混溶。溶于甲醇、乙醇、丙 酮,微溶于**。沸点235℃,熔点20。1℃,闪点(开口)121℃,点燃温度370℃,折射率1.446。毒性及防护:有毒。着在患者或负伤的皮上饮用时,起初会出现**作用,引起肝或肾特殊的病理改变,然后由于中枢神经麻痹而突然死亡。生产设备应密闭,防止泄漏,操作人员穿戴防护用具。皮肤有创伤者严禁与本品接触。包装及储运:采用铝、不锈钢、镀锌铁桶或塑料桶。或以槽车按易燃有毒物品规定储运。在密闭包装和不遇热条件下贮存时间不受限制;自然条件下,不**,不自燃,但具可燃性。 20210311