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异氰酸酯的各种性质用途

来自 聚塑网 2014-08-08

异氰酸酯是异氰酸的各种酯的总称。若以-NCO基团的数量分类,包括单异氰酸酯R-N=C=O和二异氰酸酯O=C=N-R-N=C=O及多异氰酸酯等。

异氰酸酯用途

单异氰酸酯是有机合成的重要中间体,可制成一系列氨基甲酸酯类杀虫剂、杀菌剂、除草剂,也用于改进塑料、织物、皮革等的防水性。二官能团及以上的异氰酸酯可用于合成一系列性能优良的聚氨酯泡沫塑料、橡胶、弹力纤维、涂料、胶粘剂、合成革、人造木材等。

目前应用最广、产量最大的是有:甲苯二异氰酸酯(Toluene Diisocyanate,简称TDI);二苯基甲烷二异氰酸酯(Methylenediphenyl Diisocyanate,简称MDI)。

甲苯二异氰酸酯(TDI)为无色有强烈刺鼻味的液体,沸点251°C,比重1.22,遇光变黑,对皮肤、眼睛有强烈刺激作用,并可引起湿疹与支气管哮喘,主要用于聚氨酯泡沫塑料、涂料、合成橡胶、绝缘漆、粘合剂等。根据其成分,甲苯二异氰酸酯属含氮基的有机化合物。

二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)分为纯MDI和粗MDI。纯MDI常温下为白色固体,加热时有刺激臭味,沸点196°C,主要用于聚氨酯硬泡沫塑料、合成纤维、合成橡胶、合成革、粘合剂等。根据其成分,纯二苯基甲烷二异氰酸酯也属含氮基的有机化合物。

还有非黄变型的1,6-己二异氰酸酯(HDI)。

异氰酸酯基本信息

中文名称:异氰酸酯

中文别名:异氰酸

英文名称:isocyanic acid

英文别名:Isocyanic acid; Hydrogen isocyanide;Polyisocyanates

CAS号:75-13-8

分子式:CHNO

分子量:43.0247

密度:1.04g/cm3

沸点:39.1℃

闪点:<-15℃(闭杯)

自燃点:534℃

蒸汽压:6750mmHg at 25°C

外观:无色清亮液体, 有强刺激性

溶解性:15℃时水中溶解度:1%;20℃时6.7%

用途:用于家电、汽车、建筑、鞋业、家具、胶粘剂等行业

危险性:除不锈钢、 镍、玻璃、 陶瓷外其他材料与其接触均有被腐蚀危险。尤其不能使用铁、钢、锌、锡、铜或其合金作为盛装容器

化学反应:容易与包含有活泼氢原子的化合物: 胺、水、 醇、酸、 碱发生反应

与水反应生成甲胺、二氧化碳; 在过量水存在时, 甲胺再与MIC反应生成1,3-二甲基脲, 在过量MIC时则形成 1,3,5-三甲基缩二脲。这二个反应均为放热反应

纯物在有触媒存在条件下, 发生自聚反应并放出热能

遇热、明火、氧化剂易燃。燃烧时释出MIC蒸气、氮氧化物、一氧化碳和氰化氢

高温 (350~540℃)下裂解可形成氰化氢

遇热分解放出氮氧化物烟气

制备方法:工业上主要采用伯胺光气法生产异氰酸酯,其反应如下:


由二胺光气法可制得二异氰酸酯:

化学反应式随着科技的进步和合成理论的不断深入,硝基化合物直接与一氧化碳高温高压催化合成异氰酸酯的工艺越来越来成熟。

由于异氰酸酯结构中含有不饱和键,因此具有高活性,容易与一些带活性基团的有机或无机物反应,生成聚氨酯弹性体。

(1)与羟基化合物的反应:如与多元醇、聚醚、聚酯酰胺、蓖麻油等含活性羟基化合物反应生成氨甲基酸酯。

(2)与含氨基化合物的反应:与胺类化合物反应通常生成取代脲,如果进一步发生反应则最终生成缩二脲。

(3)与水反应:与水反应生成胺和二氧化碳,胺进一步与异氰酸酯反应生成取代脲。

(4)与含羧基化合物的反应:与有机羧酸、末端为羧基的聚酯等化合物反应,先生成混合酸酐,最后分解放出二氧化碳而生成酰胺。

(5)与氨基甲酸酯的反应:反应生成脲基甲酸酯。

此外,异氰酸酯在适当的条件下还可以发生自聚反应,形成二聚体或高分子量的聚合物,因此,异氰酸酯一般要求在低温、无光照条件下储存。

异氰酸的各种酯的总称。有一异氰酸酯R—N=C=O和二异氰酸酯O=C=N—R—N=C=O。一般是不愉快气味的液体。一异氰酸酯易与氨或胺作用而成脲类,易与醇作用而成氨基甲酸酯(如氨基甲酸乙酯)。

用途

用于家电、汽车、建筑、鞋业、家具、胶粘剂等行业。

生产方法

一种异氰酸酯,其通过如下步骤生产:a)使氯气与一氧化碳反应生产光气,b)使光气与有机胺反应形成异氰酸酯和氯化氢,c)将异氰酸酯和氯化氢分离出来,d)任选地,纯化氯化氢,e)制备氯化氢水溶液,f)任选地,纯化氯化氢水溶液,g)使氯化氢水溶液进行电化学氧化形成氯气,和h)使至少部分步骤(g)中产生的氯气返回(a)。

合成

用伯胺与二硫化碳在碱性条件下发生加成,生成二硫代氨基甲酸盐后,用对甲苯磺酰氯处理,可以生成异硫氰酸酯。

规模、工艺和装备

为满足国家节能、环保和资源综合利用要求,实现合理规模经济,新建MDI装置单套起始规模必须达到30万吨/年及以上(改造或扩建项目除外),新建TDI装置单套起始规模必须达到15万吨/年及以上(改造或扩建项目除外)。

异氰酸酯部分生产装置的反应器、贮槽等在高温、高压下工作,存在着因设备腐蚀或密封件泄漏诱发中毒性事故和火灾爆炸事故等危险,必须加强工艺过程、设备制造与维护、安全管理,以确保安全平稳运行。

1、在光气合成单元须设置CO在线分析仪,对甲烷、氢气等杂质进行在线检测,提高光气合成反应工艺的安全性,保证氯气水分小于50ppm;

2、对含有光气物料带有搅拌的容器和反应器及泵类,须采用性能可靠的双机械密封装置,确保转动设备不发生光气泄漏;

3、对含有光气物料的设备,要留有安全的腐蚀裕度,避免出现腐蚀泄漏问题;

4、对液体光气和光气浓度大于20%的液体储罐,宜采用充压夹套保护或密闭光气室保护,对液体光气管线宜采用套管保护,预防事故风险的发生;

5、为防止系统超压危险,在关键设备上必须设置超压排放阀门与紧急分解系统相连。

标签异氰酸酯 多元醇 原料 塑料常识
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