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《广东工业大学》 2011年
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对苯二异氰酸酯的合成及应用研究

王文松  
【摘要】:对苯二异氰酸酯(PPDI)是合成高性能聚氨酯弹性体的原料,潜在市场需求量大。目前PPDI的工业生产采用光气法,光气剧毒,污染严重。本文采用了二(三氯甲基)碳酸酯(BTC,俗称固体光气或三光气),代替光气与对苯二胺(PPDA)反应,成功合成了PPDI,此反应条件温和,产品收率高,质量好,操作安全简便,易于工业化生产,具有一定的应用价值。本文对该反应体系及相关工艺条件进行了研究,并对PPDI型聚氨酯弹性体与普通聚氨酯弹性体(TDI型)做了性能对比研究。 通过显色反应、熔点测试、红外光谱、质谱分析、碳谱分析确定了反应主产物为PPDI。根据化学计量学原理,确定了反应体系的关键反应。对反应的热力学分析表明生成脲的副反应为主要竞争反应,提高温度有利于PPDI生成的反应进行。通过PPDA的溶解性测试,筛选出了适合本反应体系的溶剂氯苯。考察了反应条件对PPDI收率的影响,其中反应温度,反应时间和原料的摩尔比是最主要的影响因素。引发剂对本实验收率几乎没有影响。通过正交实验确定了该反应体系的最佳工艺条件为:反应温度为120℃,反应时间为3.5h,PPDA与BTC的摩尔比为3:3.3、BTC质量浓度100 g.L-1、PPDA质量浓度15 g.L-1、滴加PPDA时的温度70℃、滴加PPDA的速率0.13g·min-1(即:15min时间内完成PPDA的加料操作)。在该条件下PPDI最佳收率达到85.56%。 建立了近似动力学关联模型:r=ea(CA+b)0.5;a=-3.675×10-4T2+0.2901T-67.56;b=0.0014T-0.5547。根据动力学关联模型绘制出了不同反应浓度下反应速率和反应温度的关系图。结果说明:PPDA在高浓度时受温度的影响比在低浓度受温度的影响更大。 采用TG.DMA及WAXD分析了PPDI型与TDI型聚氨酯弹性体之间的性能差异,主要考察了热稳定性及相分离程度,结果显示PPDI型弹性体比TDI型弹性体耐热性能好,相分离程度高。
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ246.7

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【参考文献】
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