对苯二异氰酸酯的制备与应用研究

概述

对苯二异氰酸酯是一种化学式为C₆H₄(NCO)₂，分子量为160.1的芳香族二异氰酸酯类化学物质，是合成聚氨酯弹性体的重要原料，有良好的应用前景[1]。其性质易燃且具腐蚀性，遇光、水分或接触胺类、醇类物质易发生聚合，分解产物含一氧化碳、氰化氢等有毒气体。

常温下，对苯二异氰酸酯性状为白色至淡黄色结晶，其他物理性质如下表：

制备方法

对苯二异氰酸酯是合成高性能聚氨酯弹性体的原料，潜在市场需求量大。目前该物质的工业生产采用光气法，但光气剧毒，污染严重。因此，有必要对传统的制备工艺进行改进：选择二(三氯甲基)碳酸酯(BTC，俗称固体光气或三光气)，代替光气与对苯二胺(PPDA)反应。步骤可以参考下述研究：三光气溶液加入混合液中进行反应，得到对苯二异氰酸酯；混合液包括无机缚酸剂，水，对苯二胺和有机溶剂。其中，无机缚酸剂和三光气的摩尔比为(2.8～6)：1，对苯二胺和三光气的摩尔比为(1.2～3)：1。该制备方法条件温和，有效地抑制了副产物的生成，产品收率高，质量好，操作安全简便，符合工业化生产需求[2-3]。

应用研究

选用纳米蒙脱土和对苯二异氰酸酯(PPDI)为原料，经原位插层聚合预聚体法制备了有机蒙脱土(OMMT)含量不同的OMMT/PPDI型热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料。利用红外光谱，X射线衍射，热重和维卡软化温度测试等手段表征和分析复合材料的化学结构，微观结构，结晶性，耐热性和力学性能，并与4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)型TPU复合材料作比较。结果表明：OMMT/TPU为插层型复合材料，PPDI-TPU的结晶性和耐热性明显优于MDI-TPU；PPDI-TPU 5%失重率时的温度比MDI-TPU高出53.45℃；PPDI-TPU的最大分解速率温度比MDbTPU高出54.94℃。OMMT/PPDI-TPU的维卡软化温度约是OMMT/MDI-TPU的2倍。当OMMT含量为3%(质量分数)时，复合材料的力学性能最佳，与纯TPU相比，OMMT的加入具有既增强又增韧的作用[4]。

参考文献

[1]江苏苏化集团新沂农化有限公司.对苯二异氰酸酯(PPDI)的合成进展[C]//中国聚氨酯工业协会弹性体专业委员会年会.中国聚氨酯工业协会, 2005.

[2]唐晓峰,朱旭,张文彬,等.一种对苯二异氰酸酯的制备方法.CN202211679583.6.

[3]王文松.对苯二异氰酸酯的合成及应用研究[D].广东工业大学,2011.DOI:10.7666/d.y1941874.

[4]白静静,畅贝哲,高雄.有机蒙脱土/对苯二异氰酸酯型热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备与性能研究[J].化工新型材料, 2017, 045(010):63-65,72.