甲苯二異氰酸酯(TDI)在催化作用下可以發(fā)生三聚反應(yīng)，形成含異氰脲酸酯環(huán)的三聚體。TDI三聚體具有揮發(fā)性低、毒性小、官能度高、熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，常作為聚氨酯固化劑被廣泛應(yīng)用在涂料、粘合劑中。在20世紀(jì)70年代，國(guó)外多家公司開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用這類(lèi)產(chǎn)品，如Bayer、BASF、Dow等。目前高性能、低游離單體的TDI三聚體仍然需要大量依賴進(jìn)口。

本研究以催化劑 NT CAT P100合成 TDI 三聚體聚氨酯固化劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明: 該催化劑具有催化速率快、活性高、反應(yīng)溫度低等優(yōu)點(diǎn)。在40 ℃下，以滴加方式催化反應(yīng)，8 h 就可以達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)，得到低游離單體含量 TDI 三聚體。

原料及試劑

甲苯二異氰酸單體TDI(80/20):工業(yè)品，BASF；醋酸丁酯:分析純，廣州番禺力強(qiáng)化工廠；NT CAT DMP-30:工業(yè)品，新典化學(xué)；NT CAT K-15:工業(yè)品，新典化學(xué)；NT CAT P100: 新典化學(xué)；

合成工藝

在氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，往裝有攪拌、溫度計(jì)以及回流冷凝管的干燥四口圓底燒瓶中加入 TDI( 80/20) 單體 100 g，醋酸丁酯100 g。攪拌5 ～10 min，加熱升溫至40 ℃，滴加0. 5 g催化劑的醋酸丁酯溶液( 醋酸丁酯10 mL) 。滴加完畢后，控制溫度在40 ～80 ℃之間，保溫反應(yīng)約8 h，每隔1 h測(cè)定一次反應(yīng)溶液的—NCO值，當(dāng)—NCO含量降低到8.5% ～ 9% 時(shí)，加入1 g苯甲酰氯，繼續(xù)反應(yīng)0.5 h，停止加熱攪拌，降溫出料，得到淺黃色透明液體。

在上述工藝基礎(chǔ)上，滴加預(yù)設(shè)定量的醇，保溫反應(yīng)30 ～60 min，對(duì) TDI 三聚體進(jìn)行改性處理。

催化劑種類(lèi)、用量及滴加方式的影響

催化劑的選擇是TDI三聚反應(yīng)的關(guān)鍵。常用的TDI三聚催化劑包括叔胺、有機(jī)金屬化合物、有機(jī)膦化合物、堿金屬羧酸鹽等。選用DMP－30、K-15和P100對(duì)50%醋酸丁酯的TDI溶液分別催化反應(yīng)，結(jié)果如表1和圖2所示。

表1 不同催化劑（0.5%添加量）對(duì)TDI三聚反應(yīng)的影響

由表1和圖2可見(jiàn)，不加催化劑的情況下，TDI的三聚反應(yīng)不發(fā)生；K-15催化三聚的效果較差，溫度較高、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，容易產(chǎn)生更多的多聚體結(jié)構(gòu)；均為叔胺類(lèi)催化劑的DMP－30和P100催化效果較好，相比之下P100的催化性能更強(qiáng)，短時(shí)間內(nèi)就能迅速反應(yīng)，降低—NCO值，而且實(shí)驗(yàn)還表明在40 ℃下其仍然具有很高的催化活性。因此，選用P100作為催化劑。圖3是P100催化劑用量分別占TDI單體總質(zhì)量的2%、0.5%及0.8%時(shí)對(duì)TDI三聚反應(yīng)的影響。

圖2 3 種催化劑的催化效率對(duì)比

低游離度TDI三聚體的合成

從圖3看到，在其他條件相同的情況下，隨著P100用量的增加，反應(yīng)速率加快，同時(shí)—NCO基團(tuán)含量有所減少。催化劑用量太少時(shí)，即使延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，—NCO含量仍高于12%；而催化劑用量過(guò)高時(shí)，大量殘留的催化劑在一定程度上影響了產(chǎn)品的性能。實(shí)驗(yàn)表明，P100用量為0.5%較合適。

圖3 催化劑用量對(duì)TDI三聚反應(yīng)的影響

低游離度TDI三聚體的合成

另外，催化劑的滴加方式也會(huì)影響三聚反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明，若一次性加入催化劑，單體馬上劇烈反應(yīng)，大量放熱，局部溫度可上升10 ℃，反應(yīng)物活性的增加可能導(dǎo)致產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量增加、分布變寬，生成大量的高聚物，使產(chǎn)物的黏度增加、顏色加深、產(chǎn)品性能下降。而采用醋酸丁酯稀釋催化劑后逐滴滴加的方式，能很好地控制反應(yīng)溫度。

結(jié)論

采用P100為催化劑合成TDI三聚體，實(shí)驗(yàn)表明該催化劑催化活性高、催化速率快，催化效果較 DMP－30 和K-15好。

物化性能

二甲氨基乙氧基乙醇常溫下為無(wú)色或淺黃色液體，可溶于水；
黏度（25℃,mPa.s）：4
密度（25℃,g/cm3）：0.84
水溶性：溶于水
閃點(diǎn)（PMCC,℃）：88
羥值（mgKOH/g）：298應(yīng)用二甲氨基乙氧基乙醇是一種無(wú)散發(fā)胺類(lèi)催化劑，主要用于低密度、水發(fā)泡的開(kāi)孔型噴涂聚氨酯泡沫(SPF)；二甲氨基乙氧基乙醇可以做主催化劑單獨(dú)使用，也可以作為一種助催化劑來(lái)減少一類(lèi)基于BDMAEE的發(fā)泡催化劑的使用量。
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簡(jiǎn)稱：PMDETA

英文名：N,N,N’,N”,N”-Pentamethyldiethylenetriamine

分子式：C9H23N3

相對(duì)分子量：173.3

CAS編號(hào)：3030-47-5

結(jié)構(gòu)式：

物化性質(zhì)

五甲基二乙烯三胺為無(wú)色或微黃色透明液體，能溶于水、醚及醇類(lèi)溶劑，能吸收空氣中的水分及二氧化碳。

相對(duì)密度(20℃)：?0.8302~0.8306

凝固點(diǎn)：< -20℃

閃點(diǎn)（PMCC）：83.3℃

沸程：196~201℃或70~80℃（1100Pa）

黏度（25℃）：2mPa.s

制法

五甲基二乙烯三胺一般以三亞乙基二胺（二乙烯三胺）為原料進(jìn)行N-甲基化而得，甲基化方法有甲酸/甲醛法、甲醛加氫法。

應(yīng)用

五甲基二乙烯三胺是聚氨酯反應(yīng)的高活性催化劑，主要催化發(fā)泡反應(yīng)，也用于平衡整體發(fā)泡及凝膠反應(yīng)，廣泛用于各種聚氨酯硬泡，包括聚異氰尿酸酯板材硬泡，由于它的強(qiáng)烈發(fā)泡效果，能夠改善泡沫流動(dòng)性，因此改善產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和提高制量，常與DMCHA等共用；

中文名稱：N,N-二甲基芐胺、N-芐基二甲胺、二甲基芐胺、芐基二甲胺等；

英文名稱：benzyldimethylamine、N,N-dimethylbenzylamine；

分子式：C9H13N；

相對(duì)分子質(zhì)量：135.20；

CAS編號(hào)：103-83-3；

結(jié)構(gòu)式：

物化性能

BDMA常溫下為無(wú)色至淡黃色液體，溶于乙醇，微溶于水，可溶于熱水；

黏度（25℃）：90mPa.s；

密度（25℃）：0897g/cm3；

凝固點(diǎn)：-75℃；

沸程：178-184℃；

折射率（25℃）：1.5011；

閃點(diǎn)（TCC）：54℃；

蒸汽壓（20℃）：200Pa；

制法

BDMA可由二甲胺與氯化芐反應(yīng)后精餾制得。

應(yīng)用

BDMA在聚氨酯行業(yè)是聚酯型聚氨酯塊狀軟泡、聚氨酯冰箱硬泡、聚氨酯板材及膠黏劑涂料的催化劑，主要用于硬泡，可使聚氨酯泡沫具有良好的前期流動(dòng)性和均勻的泡孔，泡沫體與基材間有較好的黏結(jié)力；

BDMA在有機(jī)合成領(lǐng)域中，主要用于有機(jī)藥物中合成脫氫鹵的催化劑、阻蝕劑、酸性中和劑、電子顯微鏡切片包埋用加速劑等，還用于合成季銨鹽，生產(chǎn)陽(yáng)離子表面活性強(qiáng)力殺菌劑等；

BDMA在環(huán)氧樹(shù)脂方面，主要用于促進(jìn)酸酐、聚酰胺、脂肪胺等固化體系，加速產(chǎn)品固化，廣泛用于環(huán)氧樹(shù)脂電子灌封材料、包封材料、環(huán)氧地坪涂料、船舶漆中作固化促進(jìn)劑使用。

包裝

25kg/桶，180kg/桶；

甲基單乙醇胺(MMEA)還可用于生產(chǎn)醫(yī)藥中間體以及用作涂料溶劑、非離子型洗滌劑、乳化劑以及活化劑等。

急救措施
皮膚接觸： 立即脫去污染的衣著，用大量流動(dòng)清水沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。
眼睛接觸： 立即提起眼瞼，用大量流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。
吸入： 迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。
食入： 用水漱口，給飲牛奶或蛋清。就醫(yī)。
給醫(yī)生的資料：暫無(wú)資料

消防措施
危險(xiǎn)特性： 易燃，遇明火、高熱或與氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險(xiǎn)。
有害燃燒產(chǎn)物： 一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物。
滅火方法： 盡可能將容器從火場(chǎng)移至空曠處。噴水保持火場(chǎng)容器冷卻，直至滅火結(jié)束。滅火劑：霧狀水、抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。

泄漏應(yīng)急處理
迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，并進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防毒服。不要直接接觸泄漏物。盡可能切斷泄漏源。防止流入下水道、排洪溝等限制性空間。小量泄漏：用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收。也可以用大量水沖洗，洗水稀釋后放入廢水系統(tǒng)。大量泄漏：構(gòu)筑圍堤或挖坑收容。用泡沫覆蓋，降低蒸氣災(zāi)害。用防爆泵轉(zhuǎn)移至槽車(chē)或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)，回收或運(yùn)至廢物處理場(chǎng)所處置。

處理和存儲(chǔ)
操作注意事項(xiàng):
密閉操作，注意通風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過(guò)專門(mén)培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過(guò)濾式防毒面具（全面罩），穿膠布防毒衣，戴橡膠手套。遠(yuǎn)離火種、熱源，工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。防止蒸氣泄漏到工作場(chǎng)所空氣中。避免與氧化劑、酸類(lèi)、金屬粉末接觸。搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲(chǔ)存注意事項(xiàng)：儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。保持容器密封。應(yīng)與氧化劑、酸類(lèi)、金屬粉末等分開(kāi)存放，切忌混儲(chǔ)。采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。