CN101088988A - Mdi类异氰酸酯组合物的储存和/或运输方法、mdi以及mdi类缩合物的制造方法 - Google Patents

Mdi类异氰酸酯组合物的储存和/或运输方法、mdi以及mdi类缩合物的制造方法 Download PDF

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CN101088988A CN 200710110372 CN200710110372A CN101088988A CN 101088988 A CN101088988 A CN 101088988A CN 200710110372 CN200710110372 CN 200710110372 CN 200710110372 A CN200710110372 A CN 200710110372A CN 101088988 A CN101088988 A CN 101088988A
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diphenylmethane
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isocyanate
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吉原朝光
山田奖
武田健男
田上研儿
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Nippon Polyurethane Industry Co Ltd
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Nippon Polyurethane Industry Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种二苯甲烷类异氰酸酯组合物的储存和/或运输方法以及由该二苯甲烷类异氰酸酯组合物制造二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或制造聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯的制造方法,所述组合物的低温区域的储存稳定性优异,精制、反应后等得到的聚氨酯树脂具有所需的各种性能。所述储存和/或运输方法是储存和/或运输在二苯甲烷类异氰酸酯中后添加单氯苯形成的组合物的方法,该组合物在经过规定时间以内具有储存稳定性。另外,从该组合物除去单氯苯分离二苯甲烷类异氰酸酯后,可从分离得到的二苯甲烷类异氰酸酯分离、精制MDI和/或聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯。

Description

MDI类异氰酸酯组合物的储存和/或运输方法、MDI以及MDI类缩合物的制造方法
技术领域
本发明涉及作为各种聚氨酯产品的原料的二苯甲烷类异氰酸酯组合物的储存和/或运输方法、二苯甲烷二异氰酸酯的制造方法、以及聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯的制造方法。
背景技术
各种聚氨酯产品的制造中多使用二苯甲烷二异氰酸酯(根据需要,以下仅简写为“MDI”)、或含有该二核体MDI和三核体以上的多核体(MDI类缩合物)的混合物(聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯)的二苯甲烷类异氰酸酯作为原料。
通常,例如作为硬质聚氨酯泡沫体等的原料的二苯甲烷类异氰酸酯使用的是MDI含量在总体的30~45%的范围的。这种二苯甲烷类异氰酸酯即使在低温(例如10℃)的氛围气下长期储存,也比较不易产生析出沉淀。
作为得到这种MDI含量在总体的30~45%的范围的二苯甲烷类异氰酸酯的方法的一个例子,采用的是下述的方法:首先作为第一步骤,将苯胺和甲醛在适当条件下的缩合反应得到的缩合混合物(多胺)的氨基通过光气化等转化成异氰酸酯基的步骤,得到MDI含量为总体的50%以上的二苯甲烷类异氰酸酯,接着,作为第二步骤,进一步通过蒸馏等对该组合物进行MDI的分离、精制等,最终得到MDI含量为总体的30~45%的二苯甲烷类异氰酸酯。通过这些一系列的步骤,得到分离、精制的MDI。
近年来,在全世界范围内,二苯甲烷类异氰酸酯的消耗量逐年增加,为了对应这种旺盛的需要,例如用时长的海上运输变得要频繁地进行。
但是,二苯甲烷类异氰酸酯通常在低温(例如10℃)的氛围气下进行长期储存时会有不同程度的析出沉淀,在储存稳定性方面存在容易产生不便的问题。同时,这种问题还包括例如经用时长的海上运输后,在消费地等进行MDI的分离、精制的情况下不能得到所需MDI的量的问题。
特别是MDI含量为总体的50%以上的二苯甲烷类异氰酸酯在低温范围极易产生析出沉淀,其通常在储存稳定性方面不理想。因此,如上所述将二苯甲烷类异氰酸酯例如通过海上运输输送到海外,并在消耗地等从二苯甲烷类异氰酸酯分离、精制MDI时,不能分离、精制成所需的MDI的量的问题变得非常严重。
为了解决这种问题,近年来开始开发储存稳定性优异的二苯甲烷类异氰酸酯(特别是低温下不产生析出沉淀的二苯甲烷类异氰酸酯)。
例如在下述专利文献1~3中公开了上述这种储存稳定性优异的二苯甲烷类异氰酸酯。简单地说,分别在专利文献1中公开了通过脲烷改性来谋求提高储存稳定性的方法;在专利文献2中公开了通过碳二亚胺化来谋求提高储存稳定性的方法;在专利文献3中公开了通过设定异构体特定的比例来谋求提高储存稳定性的方法。
专利文献1特开2001-55427号公报
专利文献2特开平10-36470号公报
专利文献3特开平6-9539号公报
发明内容
但是,上述专利文献1~3的技术方案均是在树脂骨架上进行改变的方法,所以不能远距离供给原本需要的所需二苯甲烷类异氰酸酯,并且会产生得到的聚氨酯树脂不具备所需的各种性能(反应性、机械物性等)等的问题。
另外,由于上述专利文献1~3的技术方法均是在树脂骨架上进行改变的方法,所以还同时存在不能精制、提取到原本所需的MDI的量。
因此,本发明的目的在于提供一种二苯甲烷类异氰酸酯组合物,其低温区域的储存稳定性特别优异,同时容易得到原本的二苯甲烷类异氰酸酯,而且精制、反应后等得到的聚氨酯树脂具有所需的各种性能(反应性、机械物性等),以及提供其储存方法及运输方法、由该二苯甲烷类异氰酸酯组合物制造二苯甲烷二异氰酸酯的制造方法及制造聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯的制造方法。
本发明是二苯甲烷类异氰酸酯组合物的储存和/或运输方法,其特征在于,所述方法包括储存和/或运输后添加有单氯苯的二苯甲烷类异氰酸酯组合物的步骤。
从另一个角度出发,本发明是MDI的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括从在二苯甲烷类异氰酸酯中后添加单氯苯形成的二苯甲烷类异氰酸酯组合物中除去单氯苯,分离二苯甲烷类异氰酸酯的步骤;和从分离得到的所述二苯甲烷类异氰酸酯分离、精制MDI的步骤。另外,从另一个角度出发,本发明是MDI含量为总体的30~45%的聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括从在二苯甲烷类异氰酸酯中后添加单氯苯形成的二苯甲烷类异氰酸酯组合物中除去单氯苯,分离二苯甲烷类异氰酸酯的步骤;和通过从分离得到的所述二苯甲烷类异氰酸酯分离MDI来得到MDI含量为总体的30~45%的聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯的步骤。
另外,优选所述二苯甲烷类异氰酸酯中的MDI含量为总体的50%以上,更优选为50%~70%。
通过上述构成,可以提供一种二苯甲烷类异氰酸酯组合物,其低温区域的储存稳定性特别优异,同时容易得到原本的二苯甲烷类异氰酸酯,而且精制、反应后等得到的聚氨酯树脂具有所需的各种性能(反应性、机械物性等),以及提供其储存方法及运输方法。另外,后添加有惰性溶剂单氯苯的二苯甲烷类异氰酸酯组合物由于在低温下的储存稳定性优异,所以即使经过规定的时间后,仅需从该二苯甲烷类异氰酸酯组合物除去单氯苯即可高收率地制造MDI。其结果是,可以从该二苯甲烷类异氰酸酯高收率地制造MDI。另外,通过上述方法,还可以从上述的二苯甲烷类异氰酸酯得到MDI含量为总体的30~45%的聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯。
具体实施方式
下面对本发明实施方式涉及的二苯甲烷类异氰酸酯组合物的储存和/或运输方法进行说明。
本实施方式涉及的二苯甲烷类异氰酸酯组合物含有在二苯甲烷类异氰酸酯中后添加单氯苯而成的组合物。相对于二苯甲烷类异氰酸酯组合物,优选添加2%以上的单氯苯,特别优选添加3~15%。
如后所述,二苯甲烷类异氰酸酯是通过对应的胺的光气化反应制造的,而此时的反应溶剂有时使用的是单氯苯。二苯甲烷类异氰酸酯的常规制造中,将所用的光气除去到对人体安全的程度,所以作为反应溶剂的单氯苯也与此同时实质上消失了。如果通过特殊的方法能将该光气除去到对人体安全的程度,也可以保留光气化反应时的反应溶剂单氯苯,这部分单氯苯可以抵消后添加的单氯苯的添加量。
如上所述,二苯甲烷类异氰酸酯是二核体MDI(二苯甲烷二异氰酸酯)和三核体以上的多核体(MDI类缩合物)的混合物(聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯)。该二苯甲烷类异氰酸酯可以如下得到:将由苯胺和甲醛的缩合反应得到的缩合混合物(多胺)的氨基通过光气化等转化成异氰酸酯基。另外,通过改变缩合时原料组成比和反应条件,能够控制最终得到的二苯甲烷类异氰酸酯的组成(核体分布和异构体构成比)。
另外,二苯甲烷类异氰酸酯可以是向异氰酸酯基转化后的反应液、从反应液除去溶剂并蒸馏分离出部分MDI的罐出液等反应条件或分离条件等不同的多种的混合物。另外,也可以是混有MDI的市售二苯甲烷类异氰酸酯。
另外,本实施方式涉及的二苯甲烷类异氰酸酯中的MDI的比例优选为50%以上,进一步优选为50~70%。此处的MDI的比例是根据通过GPC(凝胶渗透色谱法)得到的MDI的峰面积比求得的比例。
二核体MDI由4,4’-MDI、2,2’-MDI、2,4’-MDI这3种异构体构成。另外,异构体的构成比可基于通过GC(气相色谱法)得到的各峰的面积百分比计算。
另外,本实施方式涉及的二苯甲烷类异氰酸酯的平均官能团的数量优选为2.1以上,更优选为2.1~3.1。另外,二苯甲烷类异氰酸酯的异氰酸酯基的含量优选为30~33质量%,更优选为31~33质量%。
另外,本实施方式涉及的二苯甲烷类异氰酸酯的酸度优选为0.1质量%以下,更优选为0.05质量%以下。
根据上述构成,可以制成一种二苯甲烷类异氰酸酯组合物,其低温区域(10℃以下)的储存稳定性特别优异,同时容易得到原本的二苯甲烷类异氰酸酯,而且精制、反应后等得到的聚氨酯树脂具有所需的各种性能(反应性、机械物性等)。其结果是可以提供一种即使在10℃以下的环境下也不析出固体MDI的储存、运输二苯甲烷类异氰酸酯组合物的方法。
下面对本发明的实施方式涉及的二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)的制造方法进行说明。
本实施方式涉及的MDI制造步骤包括从二苯甲烷类异氰酸酯组合物除去单氯苯来分离二苯甲烷类异氰酸酯的步骤(1)和从分离得到的所述二苯甲烷类异氰酸酯分离、精制MDI的步骤(2),所述二苯甲烷类异氰酸酯组合物含有上述的在二苯甲烷类异氰酸酯中后添加单氯苯得到的组合物。
具体地说,步骤(1)中,在压力0.2~0.5kPa,温度110~130℃的条件下,从二苯甲烷类异氰酸酯组合物蒸发除去单氯苯。
步骤(2)中,在压力0.2~50kPa,温度110~250℃的条件下,进行蒸发操作,从二苯甲烷类异氰酸酯分离MDI。对MDI进一步进行蒸馏精制,精制成二核体为99.9%的纯MDI。
通过上述构成,后添加有惰性溶剂单氯苯的二苯甲烷类异氰酸酯组合物在低温区域的储存稳定性优异,所以即使经过规定的时间后,也可以仅通过从该二苯甲烷类异氰酸酯组合物除去单氯苯来高收率地制造二苯甲烷类异氰酸酯。其结果是,可以由该二苯甲烷类异氰酸酯高收率地制造MDI。
下面对本发明的实施方式涉及的聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯的制造方法进行说明。
本实施方式涉及的聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯的制造步骤包括与上述的步骤(1)相同的步骤、和通过从分离得到的上述二苯甲烷类异氰酸酯分离MDI来得到二苯甲烷二异氰酸酯含量为总体的30~45%的聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯的步骤(3)。
步骤(3)中,在压力0.2~50kPa,温度110~250℃的条件下对二苯甲烷类异氰酸酯进行蒸发操作,从二苯甲烷类异氰酸酯分离MDI,由此得到二苯甲烷二异氰酸酯含量为总体的30~45%的聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯。
实施例
下面,利用实施例说明本发明。相对100g下述表1所示组成的二苯甲烷类异氰酸酯,含有下述表2所示各量(相对总体的含量)的单氯苯(以下包括表2,根据需要将单氯苯简写为“MCB”),并对各二苯甲烷类异氰酸酯组合物的储存稳定性进行检验。具体地说,取多个100ml样品瓶,各瓶分别加入100g各实施例和各比较例制备好的样品,密封后,通过肉眼观察其随时间的推移的变化(有无二聚物和MDI的析出沉淀或者在发生析出沉淀的情况下析出沉淀的程度)。检验结果示于表2。
表1
  异构体(注1)(峰面积比(%))     核体分布(峰面积比(%))(注2)
    Di     Tri   Tetra   P5,6   Poly
    2.3     58     18     7     5     12
(注1)异构体是MDI中4,4’-MDI以外的MDI(即2,2’-MDI和2,4’-MDI),所记载的数值表示异构体在MDI总量中的含量。
(注2)Di表示二核体(即MDI),Tri表示三核体,Tetra表示四核体,P5,6表示五核体和六核体的总量,poly表示七核以上。
表2
MCB含量 温度                                     时间
  1日   2日   3日   4日   1周   2周   3周   1个月   2个月
比较例1 0%  6℃   △   ×   ××   -   -   -   -   -   -
比较例2  10℃   ○   ○  ○   ○   △   ×   -   -   -
比较例3  26℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
比较例4  35℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例1 2%  5℃   ○   ○   ○   ○   △   ×   -   -   -
实施例2  10℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   △
实施例3  25℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例4  36℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例5 3%  6℃   ○   ○   ○   ○   ○   △   ×   -   -
实施例6  10℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例7  25℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例8  35℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例9 6%  6℃   ○   ○   ○   ○   ○   △   ×   -   -
实施例10  10℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例11  25℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例12  36℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例13 10%  6℃   ○   ○   ○   ○   ○   △   ×   -   -
实施例14  10℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例15  25℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例16  36℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例17 20%  6℃   ○   ○   ○   ○   ○   △   ×   -   -
实施例18  10℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例19  25℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例20  35℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例21 30%  5℃   ○   ○   ○   ○   ○   △   ×   -   -
实施例22  10℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例23  25℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例24  36℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例25 40%  6℃   ○   ○   ○   ○   ○   △   ×   -   -
实施例26  10℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例27  25℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例28  36℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例29 50%  6℃   ○   ○   ○   ○   ○   △   ×   -   -
实施例30  10℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例31  25℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
实施例32  35℃   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
MCB:单氯苯
无沉淀:○少量析出沉淀:△沉淀:×固化:××中止观察:-
由表2的比较例2可知,10℃下一周左右,储存稳定性下降。5℃的情况下,处于基本没有储存稳定性的状态。与此相对,各实施例中,10℃下保持了2个月的储存稳定性。另外,5℃的情况下,也保持了一周以上的储存稳定性。所以,本发明涉及的实施例的二苯甲烷类异氰酸酯组合物即使在低温下,其在储存稳定性方面也比现有的组合物优异。
下面,作为另一个实施例,进行下述说明的实验。即,在表1所示的二苯甲烷类异氰酸酯中添加5质量%的MCB,制备异氰酸酯组合物A(其他途径证明了该异氰酸酯组合物A在温度10℃以上的氛围气下放置2个月内是液体)。制备后,在10℃以上储存一个月后,如下所示进行MDI和聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯的分离实验。
(分离实验1)
在压力0.2kPa~50kPa,温度110℃~250℃的条件下,用薄膜蒸发器对在10℃以上储存一个月的上述组合物A进行蒸馏操作,将二核体为99%以上的MDI成分(二苯甲烷二异氰酸酯)与二核体和三核体以上的多核体(MDI类缩合物)的MDI混合物成分(聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯)分离。其产量如下:MDI成分为50%,MDI混合物为50%。对MDI成分进一步进行蒸馏精制,得到二核体为99.9%的纯MDI。
此处,得到的MDI和MDI混合物的品质如下。
[MDI]
2,2’-MDI+2,4’-MDI  1.0%
4,4’-MDI             99.0%
凝固点                 38.6℃
[MDI混合物]
NCO含量                30.8%
2核体                  38%
3核体                  28%
4核体                  9%
5核体以上              25%
酸度                0.005%
水解性氯            0.097%
溶液色(APHA)        120
粘度                200mPa·s/25℃
(分离实验2)
在压力0.2kPa~50kPa,温度110℃~250℃的条件下,用薄膜蒸发器对上述组合物A进行蒸馏操作,将二核体为99%以上的MDI成分(二苯甲烷二异氰酸酯)与二核体和三核体以上的多核体(MDI类缩合物)的MDI混合物成分(聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯)分离。其产量如下:MDI成分为53%,MDI混合物为47%。此处,MDI混合物的品质如下。
[MDI]
2,2’-MDI+2,4’-MDI  1.0%
4,4’-MDI             99.0%
凝固点                 38.6℃
[MDI混合物]
NCO含量                30.3%
2核体                  30%
3核体                  30%
4核体                  9%
5核体以上              31%
酸度                   0.005%
水解性氯               0.090%
溶液色(APHA)           100
粘度                   160mPa·s/25℃
(分离实验3)
在压力0.2kPa~50kPa,温度110℃~250℃的条件下,用薄膜蒸发器对上述组合物A进行蒸馏操作,将二核体为99%以上的MDI成分(二苯甲烷二异氰酸酯)与二核体和三核体以上的多核体(MDI类缩合物)的MDI混合物成分(聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯)分离。其产量如下:MDI成分为50%,MDI混合物为50%。此处,MDI混合物的品质如下。
[MDI]
2,2’-MDI+2,4’-MDI    1.0%
4,4’-MDI               99.0%
凝固点                   38.6℃
[MDI混合物]
NCO含量                  30.7%
2核体                    45%
3核体                    23%
4核体                    7%
5核体以上                25%
酸度                     0.008%
水解性氯                 0.056%
溶液色(APHA)             80
粘度                     130mPa·s/25℃
值得注意的是,本发明可以在不超出权利要求书的范围进行设计变更,并不限于上述的实施方式和实施例。

Claims (5)

1.一种二苯甲烷类异氰酸酯组合物的储存和/或运输方法,其特征在于,所述方法包括储存和/或运输在二苯甲烷类异氰酸酯中后添加单氯苯形成的二苯甲烷类异氰酸酯组合物的步骤。
2.根据权利要求1所述的二苯甲烷类异氰酸酯组合物的储存和/或运输方法,其特征在于,所述二苯甲烷类异氰酸酯中的二苯甲烷二异氰酸酯含量为总体的50%以上。
3.  一种二苯甲烷二异氰酸酯的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括从在二苯甲烷类异氰酸酯中后添加单氯苯形成的二苯甲烷类异氰酸酯组合物中除去单氯苯,分离二苯甲烷类异氰酸酯的步骤,和
从分离得到的所述二苯甲烷类异氰酸酯分离、精制二苯甲烷二异氰酸酯的步骤。
4.根据权利要求3所述的二苯甲烷二异氰酸酯的制造方法,其特征在于,所述二苯甲烷类异氰酸酯中的二苯甲烷二异氰酸酯含量为总体的50%以上。
5.  一种二苯甲烷二异氰酸酯含量为总体的30~45%的聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括从在二苯甲烷类异氰酸酯中后添加单氯苯形成的二苯甲烷类异氰酸酯组合物中除去单氯苯,分离二苯甲烷类异氰酸酯的步骤,和
通过从分离得到的所述二苯甲烷类异氰酸酯分离二苯甲烷二异氰酸酯来得到二苯甲烷二异氰酸酯含量为总体的30~45%的聚亚苯基聚亚甲基聚异氰酸酯的步骤。
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