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二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)是聚氨酯工业重要的原料之一。目前,工业上主要用光气法生产MDI。但是,光气有剧毒,对设备要求高,同时容易造成环境污染。本课题对以碳酸二甲酯为原料非光气合成MDI的绿色工艺进行了研究。
首先,研究了二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC)热分解制备MDI的反应机理,同时探讨了反应产物的分析方法。MDC热分解生成MDI属于β消去反应,产物分析方法选用高效液相色谱分析法,色谱条件为:柱温24-25℃,紫外吸收检测器检测波长250nm,流动相中甲醇与水的体积比为8:2,流动相流速1.0ml/min。其次,在间歇反应装置中考查了各工艺条件对热分解反应的影响,最后根据该反应的特点设计了MDC热分解反应生成MDI的连续化反应器,并对影响反应过程的因素进行了研究,得出较佳的反应工艺条件:间歇反应器中,铝粉为催化剂,催化剂用量为0.3wt%,反应体系压力为2kPa,反应温度应为245℃,MDC的浓度3.5wt%,反应时间45分钟,MDC转化率99.58%,MDI收率64.55%,选择性64.82%。连续反应中,苯二甲酸二甲酯是较好的反应溶剂,碳酸二甲酯为低沸点溶剂,碳酸二甲酯含量15wt%,反应温度280℃,物料流量为8g/min,MDC的浓度3.5wt%,MDC转化率为82.23%,MDI的收率为57.12%,选择性达到69.56%。