非光气法合成二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）的研究

【摘要】：本文研究了以“绿色化学品”——碳酸二甲酯代替光气,与苯胺为原料合成二苯甲 烷二异氰酸酯(MDI)的非光气法工艺;提出了苯氨基甲酸甲酯(MPC)的分离工艺。 并对工艺路线进行了讨论。 碳酸二甲酯与苯胺通过酯的胺解反应合成苯氨基甲酸甲酯(MPC),与氨基氧化羰 基化和硝基还原羰基化等非光气相比,除避免了光气法的缺点外,此工艺还具有反应条 件温和,反应原料对环境友好,催化剂便宜易得、催化活性高,副产甲醇用于碳酸二甲 酯的合成易实现零排放,产物易分离等优点。通过正交实验对此工艺进行优化,获得了 较优的工艺条件为:碳酸二甲酯与苯胺的投料摩尔比为 5?1,反应温度为 180℃,反应时 间为 4h,醋酸锌与苯胺的摩尔数比为 0.008?1,MPC 得率为 90.6%(以苯胺计)。 研究了以盐酸为催化剂,MPC 与甲醛经缩合生成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC) 的工艺。通过正交实验对此工艺进行优化,获得了较优的工艺条件为:MPC 与甲醛的 投料摩尔比为 4?1,反应温度为 80℃,反应时间为 4h,盐酸浓度为 18%。MDC 的得率 为 64.2%(以 MPC 计)。 研究了 MDC 经分解制备 MDI 的工艺。对四种溶剂和两种催化剂进行筛选,初步确 定了制备 MDI 的工艺为:在正十五烷为溶剂,以五氧化二磷为催化剂,在 280℃下反应 1h,MDI 的得率为 68.3%(以 MDC 计)。 用 IR-8400S 傅立叶红外光谱仪和 drx300 氢核磁共振仪对制备物质的结构进行测 定,证明结构正确。 【关键词】：非光气法 碳酸二甲酯 羰基化 二苯甲烷二异氰酸酯
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TQ245
【目录】：

• 1 前言10-25
• 1.1 课题背景和意义10-13
• 1.2 国内外研究概况及合成方法13-24
• 1.2.1 国内外研究概况13-15
• 1.2.2 合成方法15-24
• 1.3 本文研究的主要内容24-25
• 2 合成理论25-30
• 2.1 羰基碳上的亲核取代反应25-26
• 2.2 苯氨基甲酸酯合成机理26-27
• 2.3 二苯甲烷二氨基甲酸酯合成机理27-29
• 2.4 二苯甲烷二异氰酸酯合成机理29-30
• 3 实验部分30-36
• 3.1 实验仪器与药品30-31
• 3.2 主要物质的性质31
• 3.3 实验装置图31-32
• 3.4 MPC 的合成32-34
• 3.4.1 MPC 的合成工艺流程图32-33
• 3.4.2 MPC 的合成原料处理33
• 3.4.3 MPC 的合成步骤33-34
• 3.4.4 MPC 的分离34
• 3.5 MDC 的合成34
• 3.5.1 MDC 的合成工艺流程图34
• 3.5.2 MDC 的合成步骤34
• 3.6 MDC 分解成 MDI34-36
• 3.6.1 MDI 制备工艺流程图34-35
• 3.6.2 MDC 分解实验步骤35-36
• 4 结果与讨论36-56
• 4.1 MPC 合成结果与影响因素讨论36-45
• 4.1.1 MPC 合成结果36
• 4.1.2 MPC 的鉴定36-37
• 4.1.3 MPC 工艺条件的优化37-45
• 4.2 MDC 合成结果与影响因素讨论45-51
• 4.2.1 MDC 的鉴定45-46
• 4.2.2 MDC 工艺条件的优化46-51
• 4.2.3 MDC 合成机理推测51
• 4.3 MDC分解生成 MDI51-56
• 4.3.1 MDC分解体系的讨论51-52
• 4.3.2 产品鉴定52-53
• 4.3.3 影响因素53-56
• 结论56-57
• 参考文献57-63
• 致谢63-64
• 在读研究生期间所发表的论文64

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