CN110305041A - 一种直接光气化法合成含醚键二异氰酸酯的方法 - Google Patents

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滕志君
刘耀宗
梁睿渊
马瑞进
张永波
何爱晓
张义新
柳晟
王超
白立安
张燕
李龙
孙树龙
宋学勇
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Abstract

本发明提供了一种直接光气化法合成含醚键二异氰酸酯的方法，具体步骤：（1）在‑10‑40℃的惰性液体中通入光气进行溶解直至光气饱和；（2）继续通入光气的同时，滴加含醚键二胺溶液在‑10‑40℃进行冷光化反应生成氨基甲酰氯；（3）升温至80‑200℃下将氨基甲酰氯脱去氯化氢生成含醚键二异氰酸酯光化液；（4）对光化液进行脱光气、脱溶剂、产品精制得到含醚键二异氰酸酯。含醚键二异氰酸酯也属于脂肪族二异氰酸酯领域，其分子结构中除NCO基团外，在主链中引入了氧元素，使其下游制品具有优良的耐黄变性，又具有一定的硬度和强度；同时其下游制品还具备优良的耐高温性，满足下游产品性能的特殊要求。操作过程简单易控制，适合于工业化生产。

Description

一种直接光气化法合成含醚键二异氰酸酯的方法
技术领域
本发明属于化学合成领域，涉及一种直接光气化法合成含醚键二异氰酸酯的方法。
背景技术
异氰酸酯是一类具有NCO官能团的特殊化学品，大宗异氰酸酯分为芳香族异氰酸酯（如MDI、TDI）和脂肪族异氰酸酯（如HDI）等两大系列产品，广泛应用于聚异氰酸酯、聚氨酯类、聚脲、高聚物粘合剂、杀虫剂、除草剂等的合成。此外，还有一些性能优越、但价格高昂及用量均较少的异氰酸酯，主要用于高档涂料、光电材料、医用聚氨酯材料等高端领域，这些异氰酸酯被称为特种异氰酸酯。
脂肪族二异氰酸酯由于不含苯环，在紫外线的照射下不会产生苯环共轭醌式结构生色团，因此具有优良的耐黄变性，被广泛应用于涂料、聚氨酯弹性体、油漆、胶黏剂等制品的生产中。但同时也由于脂肪族二异氰酸酯分子结构中不含苯环，使其下游制品的硬度和强度受限。
发明内容
本发明的目的是在于避免现有技术的不足，提供一种直接光气化法合成含醚键二异氰酸酯的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种直接光气化法合成含醚键二异氰酸酯的方法，其特征在于以通式NH2(CH2)nO(CH2)2O(CH2)nNH2的含醚键二胺为原料，制备含醚键二异氰酸酯，其通式为OCN(CH2)nO(CH2)2O(CH2)nNCO，n≤15；
该方法包括以下操作步骤：
（1）在-10-40℃的惰性液体中通入光气进行溶解直至光气饱和；
（2）继续通入光气的同时，按照一定流速往溶液中滴加含醚键二胺溶液，惰性液体与含醚键二胺的质量比为20:1-3:1，在-10-40℃进行冷光化反应，控制反应时间为1-5h，生成氨基甲酰氯；
（3）升温至80-200℃下进行热光化反应将氨基甲酰氯脱去氯化氢生成含醚键二异氰酸酯光化液，直至光化液澄清透明，反应结束；
（4）对含醚键二异氰酸酯光化液进行脱光气、脱溶剂、产品精制，得到合格的含醚键二异氰酸酯。
步骤（1）中惰性液体质量为整个反应系统惰性液体质量的0.1-0.4倍。
步骤（1）中光气为液相或气相进料，光气总量与含醚键二胺的质量比为15:1-4:1。
步骤（1）中含醚键二胺溶液连续或间歇进料，滴加速度为5ml/min-100ml/min，滴加时间为0.5-5h。
所述含醚键二胺优选H2NCH2O(CH2)2OCH2NH2(EDR-120) 、
H2N(CH2)2O(CH2)2O(CH2)2NH2 (EDR-148) 、H2N (CH2)3O(CH2)2O(CH2)3 NH2 (EDR-176) 、H2N (CH2)4O(CH2)2O(CH2)4 NH2 (EDR-204)；
所述含醚键二异氰酸酯优选OCNCH2O(CH2)2OCH2NCO (EDI-172)、OCN(CH2)2O(CH2)2O(CH2)2NCO(EDI-200)、 OCN(CH2)3O(CH2)2O(CH2)3NCO(EDI-228)、
OCN(CH2)4O(CH2)2O(CH2)4NCO(EDI-256)。
所述惰性液体为甲苯、氯苯、二氯苯、间苯二甲酸二乙酯、乙酸戊酯或水杨酸甲酯。
本发明的有益效果是：含醚键二异氰酸酯也属于脂肪族二异氰酸酯领域，由于其分子结构中除NCO基团外，在主链中引入了氧元素，使其下游制品具有优良的耐黄变性，又具有一定的硬度和强度；同时其下游制品还具备优良的耐高温性，完全可满足下游产品性能的特殊要求。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
在20L玻璃釜反应器中加入4kg乙酸戊酯，然后通入气态光气，待光气溶解饱和后，将1kg的H2NCH2O(CH2)2OCH2NH2(EDR-120)与4kg乙酸戊酯混合均匀后，利用计量泵按照30ml/min的流速将溶液加入玻璃釜反应器中。继续在反应釜内通入气态光气，控制体系的温度在20℃-30℃，滴加完成后继续反应1h，待冷光化反应结束后，将温度升至110℃-130℃进行热光化反应，直至光化液澄清透明，反应结束。对OCNCH2O(CH2)2OCH2NCO (EDI-172)光化液进行脱光气、脱溶剂、产品精制得到合格的OCNCH2O(CH2)2OCH2NCO (EDI-172)产品。OCNCH2O(CH2)2OCH2NCO (EDI-172)产品收率为76.8%。
实施例2：
在20L玻璃釜反应器中加入5.5kg邻二氯苯，然后通入气态光气，待光气溶解饱和后，将1kg的H2NCH2O(CH2)2OCH2NH2(EDR-120)与4.5kg邻二氯苯混合均匀后，利用计量泵按照15ml/min的流速将溶液加入玻璃釜反应器中。继续在反应釜内通入气态光气，控制体系的温度在0℃-40℃，滴加完成后继续反应0.5h，待冷光化反应结束后，将温度升至120℃-150℃进行热光化反应，直至光化液澄清透明，反应结束。对OCNCH2O(CH2)2OCH2NCO (EDI-172)光化液进行脱光气、脱溶剂、产品精制得到合格的OCNCH2O(CH2)2OCH2NCO (EDI-172)产品。OCNCH2O(CH2)2OCH2NCO (EDI-172)产品收率为81.2%。
实施例3：
在20L玻璃釜反应器中加入3kg氯苯，然后通入气态光气，待光气溶解饱和后，将1kg的H2N (CH2)3O(CH2)2O(CH2)3 NH2 (EDR-176)与4kg氯苯混合均匀后，利用计量泵按照50ml/min的流速将溶液加入玻璃釜反应器中。继续在反应釜内通入气态光气，控制体系的温度在10℃-20℃，滴加完成后继续反应1h，待冷光化反应结束后，将温度升至100℃-110℃进行热光化反应，直至光化液澄清透明，反应结束。对OCN(CH2)3O(CH2)2O(CH2)3NCO(EDI-228)光化液脱光气、脱溶剂、产品精制得到合格的OCN(CH2)3O(CH2)2O(CH2)3NCO(EDI-228)产品。OCN(CH2)3O(CH2)2O(CH2)3NCO(EDI-228)产品收率为85.3%。
实施例4：
在20L玻璃釜反应器中加入5kg水杨酸甲酯，然后通入气态光气，待溶解饱和后，将1kgH2N (CH2)4O(CH2)2O(CH2)4 NH2 (EDR-204)与8kg水杨酸甲酯混合均匀后，利用计量泵按照35ml/min的流速将溶液加入玻璃釜反应器中。同时通入气态光气，控制体系的温度在10℃-30℃，滴加完成后继续反应0.5h，待冷光化反应结束后，将温度升至100℃-110℃进行热光化反应，直至光化液澄清透明，反应结束。对OCN(CH2)4O(CH2)2O(CH2)4NCO(EDI-256)光化液脱光气、脱溶剂、产品精制得到合格的OCN(CH2)4O(CH2)2O(CH2)4NCO(EDI-256)产品。OCN(CH2)4O(CH2)2O(CH2)4NCO(EDI-256)产品收率为90.7%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种直接光气化法合成含醚键二异氰酸酯的方法，其特征在于以通式NH2(CH2)nO(CH2)2O(CH2)nNH2的含醚键二胺为原料，制备含醚键二异氰酸酯，其通式为OCN(CH2)nO(CH2)2O(CH2)nNCO，n≤15；
具体步骤如下：
（1）在-10-40℃的惰性液体中通入光气进行溶解直至光气饱和；
（2）继续通入光气的同时，按照一定流速往溶液中滴加含醚键二胺溶液，惰性液体与含醚键二胺的质量比为20:1-3:1，在-10-40℃进行冷光化反应，控制反应时间为1-5h，生成氨基甲酰氯；
（3）升温至80-200℃下进行热光化反应，将氨基甲酰氯脱去氯化氢生成含醚键二异氰酸酯光化液，直至光化液澄清透明，反应结束；
（4）对含醚键二异氰酸酯光化液进行脱光气、脱溶剂、产品精制，得到合格的含醚键二异氰酸酯。
2.如权利要求1所述一种直接光气化法合成含醚键二异氰酸酯的方法，其特征在于：步骤（1）中惰性液体质量为整个反应系统惰性液体质量的0.1-0.4倍。
3.如权利要求1所述一种直接光气化法合成含醚键二异氰酸酯的方法，其特征在于：步骤（1）中光气为液相或气相进料，光气总量与含醚键二胺的质量比为15:1-4:1。
4.如权利要求1所述一种直接光气化法合成含醚键二异氰酸酯的方法，其特征在于：步骤（1）中含醚键二胺溶液连续或间歇进料，滴加速度为5ml/min-100ml/min，滴加时间为0.5-5h。
5. 如权利要求1所述一种直接光气化法合成含醚键二异氰酸酯的方法，其特征在于含醚键二胺优选H2NCH2O(CH2)2OCH2NH2(EDR-120) 、
H2N(CH2)2O(CH2)2O(CH2)2NH2 (EDR-148) 、H2N (CH2)3O(CH2)2O(CH2)3 NH2 (EDR-176) 、H2N (CH2)4O(CH2)2O(CH2)4 NH2 (EDR-204)；
含醚键二异氰酸酯优选OCNCH2O(CH2)2OCH2NCO(EDI-172)、OCN(CH2)2O(CH2)2O(CH2)2NCO(EDI-200)、 OCN(CH2)3O(CH2)2O(CH2)3NCO(EDI-228)、
OCN(CH2)4O(CH2)2O(CH2)4NCO(EDI-256)。
6.如权利要求1所述一种直接光气化法合成含醚键二异氰酸酯的方法，其特征在于所述惰性液体为甲苯、氯苯、二氯苯、间苯二甲酸二乙酯、乙酸戊酯或、水杨酸甲酯的任意一种。
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