碳化二亞胺化學(xué)背景

BASF在世界范圍的工廠內(nèi)Geismar，Louisiana.生產(chǎn)幾百萬(wàn)磅的純MDI。根據(jù)BASF聚氨酯技術(shù)手冊(cè)，4,4’——MDI單體在保存溫度40——50℃保質(zhì)期為14天。由于4,4’——MDI的處理難度，制造商通常使用碳化二亞胺對(duì)異氰酸酯進(jìn)行改性使其穩(wěn)定。碳化二亞胺改性的異氰酸酯在室溫下是液態(tài)并保持穩(wěn)定，數(shù)月可以保持澄清。

碳化二亞胺改性異氰酸酯單體包括2mol的異氰酸酯的縮合和1molCO2的釋放。雖然文獻(xiàn)中說異氰酸酯單體在高于200℃時(shí)可以縮合在一起，但是使用【2】所示的磷系催化劑可以避免過高的溫度。反應(yīng)速率可以通過CO2的釋放量和當(dāng)異氰酸酯基團(tuán)轉(zhuǎn)化成碳化二亞胺時(shí)NCO含量的降低量來進(jìn)行控制。

制備碳化二亞胺改性MDI的方法是一種間歇操作過程，在過程中催化劑加入到裝有MDI單體的反應(yīng)器中。在升高的溫度下反應(yīng)后，一定數(shù)量的碳化二亞胺生成，還有剩余的未參加反應(yīng)的MDI。碳化二亞胺反應(yīng)過程見圖1。在冷卻過程中，碳化二亞胺和MDI縮合生成脲眮亞胺的過程見圖2。3——25％的MDI轉(zhuǎn)化成脲眮亞胺。

脲眮亞胺是三官能度的一種分子。所以，商業(yè)用的碳化二亞胺改性異氰酸酯產(chǎn)品的官能度都高于預(yù)先的二官能度的碳化二亞胺溶解于MDI單體后的溶液。碳化二亞胺改性異氰酸酯產(chǎn)品的官能度通常介于2.1-2.2。脲眮亞胺的官能度導(dǎo)致了交聯(lián)從而阻礙了在熱塑性聚氨酯上的應(yīng)用。

脲眮亞胺的生成在升高的溫度下是一可逆反應(yīng)。在升高的溫度下脲眮亞胺會(huì)解聚生成碳化二亞胺和4,4’-MDI單體。