MDI
由异氰酸酯与多元醇及其配合助剂合成的聚氨酯材料,以其优异的性能、繁多的品种、广阔的用途,在众多的合成材料中独树一帜,成为当今发展速度快的材料之一。作为合成聚氨酯材料的主要原料一异氰酸酯,于20世纪30年代末,由德国化学家o.Bayer及其同事首次开发出二异氰酸酯的合成方法及加工工艺。
二基甲烷二异氰酸酯MDI;Diphenyl-methane-diisocyanate
结构式
【中文名称】4,4`-二基甲烷二异氰酸酯;亚甲基双(4-基异氰酸酯);二甲烷-4,4`-二异氰酸酯
【英文名称】4,4`-diphenylmethane diisocyanate
【结构或分子式】 图片是黑色,点击一下即看到【相对分子量或原子量】250.26
【密度】1.19(50℃)
【熔点(℃)】36~39
【沸点(℃)】190(667帕)
【闪点(℃)】202
【毒性LD50(mg/kg)】
本品有毒,刺激眼睛、粘膜,空气中允许浓度为0.02E-6。
【性状】
白色或浅黄色固体。
【溶解情况】
【用途】
本品的初级品广泛用于聚氨酯涂料,此外,还用于防水材料、密封材料、陶器材料等;用本品制成的聚氨酯泡沫塑料,用作保暖(冷)、建材、车辆、船舶的部件;精制品可制成汽车车挡、缓冲器、合成革、非塑料聚氨酯、聚氨酯弹性纤维、无塑性弹性纤维、薄膜、粘合剂等。
【制备或来源】
以胺为原料,与甲醛反应,在酸性溶液中缩合,用碱中和,然后蒸馏,可制得二氨基二甲烷,然后与碳酰氯反应可制得,再精馏精制。
【其他】
本品含有异氰酸酯基(-N=C=O),在合成树脂或涂料过程中,与涂料或树脂中的羟基起反应而固化。
CAS No.: 101-68-8
MDI是4,4′二基甲烷二异氰酸酯(纯MDI)、含有一定比例纯MDI与多基多亚甲基多异氰酸酯的混合物(聚合MDI)以及纯MDI与聚合MDI的改性物的总称,是生产聚氨酯重要的原料,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、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和ABS后第六大塑料(现已经超越ABS成为第五大塑料),已广泛应用于国防、航天、轻工、化工、石油、纺织、交通、汽车、医疗等领域,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。MDI的价格略低一些, 且毒性比TDI低,但是在生产泡沫时密度比TDI体系大,MDI形成的聚氨酯产品的模塑性相对较好。
化学名称:二基甲烷二异氰酸酯
产品分类:纯MDI、聚合MDI、液化MDI、改性MDI等。
物理性质:
纯MDI:常温下为白色到微黄色晶体,储藏温度为5度以下,保质期为三个月,包装一般为250公斤铁桶充氮包装(槽车充氮为10天保质期)。
聚合MDI:棕褐色透明液体,常温保存,保质期两年,包装一般为250公斤铁桶充氮包装。
现有技术:全球流行的MDI生产方法基本是以胺为原料,经光气法以后再还原形成粗品的MDI产品,再经分馏装置,分离出纯MDI和聚合MDI。
新技术:由于光气其巨大的危害性,所以许多工厂都在积极研制新的合成工艺以取代光气法生产,如碳酸二甲酯法,但是这些方法还只是在小试车间内有成功的案例,根本无法应用于大规模的生产。
主要供应商:
欧美企业 :巴斯夫、拜耳、亨斯迈、陶氏、亚松
国内企业:万华化学
应用领域:
纯MDI:浆料、鞋底原液、氨纶、TPU、聚脲喷涂等等
聚合MDI:硬泡、CASE领域
MDI销售模式:
纯MDI:中间商(极少)、下游工厂
聚合MDI:中间商(杂而多)、硬泡组合料工厂、下游工厂
MDI客户开发:
纯MDI:浆料、鞋底原液、氨纶和TPU
聚合MDI:
中间商:
组合料工厂:
硬泡下游:冰箱冰柜厂、集装箱、冷藏车、太阳能热水器和电热水器、消毒柜、仿木家具、PU板材等等。
CASE:胶粘剂、密封剂、涂料等
【生产工艺】
目前,MDI的生产方法主要有光气化法和非光气化法两种。
1 光气化法
用胺与甲醛在酸性情况下进行缩合反应是国外生产MDI完全成熟的技术路线,反应物用碱中和后进行蒸馏,得到二基甲烷二胺(MDA)。将MDA用溶剂溶解后,再进行光气化反应制成多基多异氰酸酯4,4-MDI,2,2-MDI或混合PMDI,再进行蒸馏精制,得纯MDI
光气化法是目前国内外普遍采用的工业生产方法,但缺点是需使用剧毒的光气,且反应过程中生成氯化氢,对设备腐蚀严重,而且纯MDI的收率和质量也较低。
2 非光气化法
非光气化法污染较小,收率高,大多处于研究阶段,未能完全实现工业化生产。
美国孟山都公司已发表了专利。采用胺、二氧化碳和脱水剂等非光气法生产TDI和MDI。反应在近乎常压和较低的压力下先生成氨基甲酸酯,再用五氧化二磷和三乙胺做脱水剂脱水生成异氰酸酯。从整个反应来看,今后的主导方向是催化羰基合成氨基甲酸酯后再热解成MDI。据报道,德国BASF公司在比利时和美国建有氨基甲酸酯法的工业生产装置。朝日公司报导的数据显示,非光气法较光气法生产成本降低20%。
氨基甲酸酯法是将胺与氨基甲酸酯先制成胺基甲酸酯,再与硝基在存在下生成MDI的混合物,再经蒸馏得成品。
胺先与一氧化碳,乙醇和氧气反应生成胺基甲酸乙酯(EPC)。然后EPC与甲醛液进行浓缩生成双核甲撑二二氨基甲酸乙酯(MDV),产物再经热解生成MDI及乙醇,再循环进行羰基化反应。
在反应过程中,胺的存在可减少硝基的羰基化反应使生成氨基甲酸酯的产量增加。为使反应顺利进行。通常使甲醇过量。原料投料比为:甲醇:胺:硝基:催化剂13.5:1.0:1.0:0.002,在CO压力为6.87Mpa和160℃下反应3.5h,生成EPC。采用的催化剂为新羰基化物,反应液快速排出送往下部的转鼓。
过量的一氧化碳和副产二氧化碳送往搅拌反应器内促进溶液和有机物混合,反应采用电感应线圈加热,在甲醛液/层和EPC/有机层界面反应,控制反应温度75℃,在常压下生成中间产物MDV/PMDV。
反应物随后进入有机物/溶液分离器,分出绝大部分H2SO4催化剂循环使用。有机层水洗除去残余的和未反应的甲醛。
反应混合物中包含未反应的EPC、MCV/PMDV、有机溶剂和反应中间体、从有机/溶液分离器流出物与液体催休剂,进入第二浓缩反应器内于75℃和在常压下用大约20min时间转换成MDV/PMDV。
生成的MDV/PMDV经提纯进入降解器内,在隋性溶剂存在下,控制反应湿度250℃,压力20Pa,滞留时间1h,连续通入氮气,从反应器中脱除过量甲醇。底部产物送往MDI萃取塔,分出MDI和副产物聚异氰酸酯。
注意事项
安全注意事项
MDI正常贮存条件下为液态, 蒸气压较低【40℃蒸气压<10-4mmHg】, 在呼吸吸入和皮肤吸收方面毒性较低;低的挥发性,使之在通常条件下短时间暴露接触(如:少量泄漏、撒落)所产生的毒害性很少。
尽管如此,由于 MDI为二基甲烷二异氰酸酯系化合物,仍存在一定毒性,可导致中度眼睛刺激和轻微的皮肤刺激,可造成皮肤过敏。 MDI在空气中大允许浓度(TLV)为0.02ppm。
但必须注意的是,当物料温度被加热到40℃以上时(如熔化时)或是工作环境通风不良,将会增加其蒸气毒害性,另外采用喷涂工艺施工作业的场所,会导致空气中悬浮粒子浓度增加而产生毒害。在类似环境中作业应佩戴防毒面具和呼吸器,否则,反复吸入超标浓度的蒸气会引起呼吸道过敏。
即使在正常条件下,由于 MDI活泼的化学性质, 在操作时应小心谨慎。