二苯甲烷二異氰酸酯綠色合成工藝研究

【摘要】：MDI(二苯甲烷二異氰酸酯)是生產(chǎn)聚氨酯產(chǎn)品的重要原料，目前全世界主要以光氣為原料、即采用光氣法對MDI進行生產(chǎn)，從而制得聚氨酯產(chǎn)品。然而光氣作為一種窒息性毒氣，使用稍有不慎就會引發(fā)嚴重事故、運輸也存在極大的安全隱患。所以尋找代替光氣的綠色原料已成為當今學者研究重點，同樣也是綠色化工技術發(fā)展的需要。 本文以碳酸二甲酯、MDA (二苯甲烷二胺)為原料，合成中間體MDC(二苯甲烷二氨基甲酸甲酯)產(chǎn)率可達94%，并且利用IR、1HNMR對MDC進行了結(jié)構(gòu)表征；再將MDC投入離子液體中高溫熱解，最終合成了MDI，研究并優(yōu)化了MDC合成、離子液體合成、MDC熱解工藝。熱解工藝不但反應條件溫和且熱解產(chǎn)生的副產(chǎn)物甲醇又可用于碳酸二甲酯的合成，并且以離子液體為溶劑既無毒，對設備無腐蝕性且易除去。 以N-甲基嗎啉、N-甲基咪唑為原料設計并合成了24種離子液體，通過熱重分析篩選并得到了兩種熱穩(wěn)定性較好的四氟硼酸N-甲基-N-乙酯嗎啉、四氟硼酸1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑(熱分解溫度分別為：310℃、290℃)。四氟硼酸N-甲基-N-乙酯嗎啉在310-320℃有輕微失重，在320-340℃失重13%，在340-410℃失重為85%；后者在290-320℃有輕微失重，在320-340℃失重67%，在340-410℃失重32%。接下來對這兩種離子液體的合成方法改進，產(chǎn)率分別為92%、94%，并利用IR、1HNMR對其進行結(jié)構(gòu)表征。 將合成的離子液體四氟硼酸N-甲基-N-乙酯嗎啉、四氟硼酸1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑作為MDC熱解反應的溶劑，并以醋酸鋅為催化劑，MDC在220-230℃、真空度為1.9Pa下裂解制得MDI，產(chǎn)率為88%。通過IR、1HNMR對產(chǎn)品進行了結(jié)構(gòu)表征，表征結(jié)果表明最終產(chǎn)品為MDI。對使用后的離子液體進行處理回收，回收次數(shù)可達3次以上、回收率可達80%，這樣極大降低了MDI的生產(chǎn)成本。 【關鍵詞】：二苯甲烷二氨基甲酸甲酯 離子液體 二苯甲烷二異氰酸酯
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TQ245.24
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 研究目的和意義11
• 1.2 MDI的研究概況11-13
• 1.2.1 國外的研究概況11-12
• 1.2.2 國內(nèi)的研究概況12-13
• 1.3 MDI的合成方法13-15
• 1.3.1 光氣法合成MDI13-14
• 1.3.2 非光氣法合成MDI14-15
• 1.4 課題的主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 MDC的合成與表征16-23
• 2.1 引言16
• 2.2 實驗藥品與儀器16-17
• 2.2.1 實驗藥品16
• 2.2.2 實驗儀器16-17
• 2.3 合成路線的確定17-18
• 2.4 MDC的合成及合成條件優(yōu)化18-20
• 2.4.1 MDC的合成18
• 2.4.2 MDC合成條件的優(yōu)化18-20
• 2.5 MDC的結(jié)構(gòu)表征20-22
• 2.5.1 MDC的紅外光譜20-21
• 2.5.2 MDC核磁共振氫譜21-22
• 2.6 本章小結(jié)22-23
• 第3章 離子液體的合成23-35
• 3.1 引言23
• 3.2 實驗原料和儀器23-24
• 3.2.1 實驗原料23-24
• 3.2.2 實驗儀器24
• 3.3 離子液體的合成及篩選24-28
• 3.3.1 離子液體的合成24-26
• 3.3.2 離子液體的篩選26-28
• 3.4 離子液體的合成方法改進及條件優(yōu)化28-32
• 3.4.1 四氟硼酸N-甲基-N-乙酯嗎啉的合成方法改進28-29
• 3.4.2 四氟硼酸 1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑合成方法改進29
• 3.4.3 離子液體的合成條件優(yōu)化29-32
• 3.5 離子液體的結(jié)構(gòu)表征32-34
• 3.5.1 四氟硼酸N-甲基-N-乙酸乙酯基嗎啉的紅外光譜32
• 3.5.2 四氟硼酸N-甲基-N-乙酸乙酯基嗎啉的核磁氫譜32-33
• 3.5.3 四氟硼酸 1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑的紅外光譜33-34
• 3.5.4 四氟硼酸 1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑的核磁氫譜34
• 3.6 本章小結(jié)34-35
• 第4章 MDC熱解合成MDI35-41
• 4.1 引言35
• 4.2 實驗原料和儀器35-36
• 4.2.1 實驗原料35-36
• 4.2.2 實驗儀器36
• 4.3 MDI的合成36
• 4.4 MDC熱解反應的條件優(yōu)化36-38
• 4.4.1 催化劑種類對熱解反應的影響36-37
• 4.4.2 溫度對熱解反應的影響37
• 4.4.3 催化劑的用量對熱解反應的影響37-38
• 4.5 反應后溶劑的回收38-39
• 4.5.1 四氟硼酸N-甲基-N-乙酸乙酯基嗎啉的回收處理38
• 4.5.2 四氟硼酸 1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑的回收處理38-39
• 4.6 MDI的結(jié)構(gòu)表征39-40
• 4.6.1 MDI的紅外譜圖39
• 4.6.2 MDI的核磁氫圖39-40
• 4.7 本章小結(jié)40-41
• 結(jié)論41-42
• 參考文獻42-46
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文46-47
• 致謝47

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