一种降低异氰酸酯中水解氯含量的方法技术

本发明专利技术公开了一种降低五亚甲基二异氰酸酯中水解氯含量的方法，通过泵将混合化学试剂的异氰酸酯泵进管式或釜式反应器，控制反应温度，进料流速或装液量等工艺条件降低水解氯含量，获得低水解氯的异氰酸酯。本发明专利技术通过简单的操作过程，易于连续操作，提供了一种降低五亚甲基二异氰酸酯中水解氯含量的方法，具有方法简单、易于工业生产的优点。易于工业生产的优点。易于工业生产的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种降低异氰酸酯中水解氯含量的方法


[0001]本专利技术涉及五亚甲基二异氰酸酯领域，尤其涉及一种降低异氰酸酯中水解氯含量的方法。

技术介绍

[0002]异氰酸酯是制备聚氨酯材料的重要原料之一，五亚甲基二异氰酸酯（PDI）因具备与HDI类似的直链脂肪族结构，理论上存在替代HDI的可能性。PDI广泛应用于户外建筑、交通设施、海工船舶、航空航天等高端装备设施的涂料涂层。水解氯含量是五亚甲基二异氰酸酯产品的一个重要的指标。水解氯是指在异氰酸酯产品中存在的可水解的氯原子，是由多种含氯副产物引入的。
[0003]水解氯含量过高，不仅会使产品颜色加深，还会对聚氨酯生产的工艺过程、产品的整体质量控制产生不利影响。在PDI三聚体活性实验中，过高的水解氯还会对三聚体反应的活性产生很大的影响，导致后续的工艺出现问题。工业生产中经过多道提纯工艺后，可将异氰酸酯中残余光气、小分子卤代杂质、焦油类高分子氯代杂质等含氯副产物分离。但是酰氯类杂质沸点与五亚甲基二异氰酸酯相近，即使经过反复精馏，产品中仍有一定量的残留。如何有效降低这类杂质的含量，是五亚甲基二异氰酸酯产品生产和应用必须解决的问题。
[0004]专利CN 106554293A则指出了异氰酸酯生产的过程中，光气反应残留的活性炭催化了异氰酸酯与胺基甲酰氯反应，生成了难以分离的氨基酰氯类物质，所以要对光气进行纯化，过滤掉残存的活性炭杂质。这样必然增加了生产成本。
[0005]专利CN114315648A介绍了一种降低异氰酸酯中水解氯含量的方法，异氰酸酯和叠氮基三甲基硅烷或叠氮化四丁基铵混合，然后在0
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100℃条件下反应4
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8小时，冷却到室温时加入吸附剂硅酸镁，充分接触搅拌后过滤，随后减压精馏得到高纯度的异氰酸酯产品。该方法操作安全，方法简单，异氰酸酯的收率也高，但是繁杂的过滤程序还是一个不利因素。
[0006]专利CN112500315A介绍了一种制备低水解氯1,5
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戊二异氰酸酯的方法，先在低温下将光气溶于溶剂中直至饱和，将生物基1,5
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戊二胺和溶剂的混合溶液加入到光气溶液中，滴加完成后程序升温，控制反应温度和时间，得到含有1,5
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戊二异氰酸酯的光化液，反应完成后减压蒸馏脱除溶剂，继续减压蒸馏即可得到低水解氯1,5
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戊二异氰酸酯。该方法操作简单，可直接用于下游应用。但是光气溶液和生成的氯化氢会严重腐蚀反应设备，增加水解氯脱除成本。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术降水解氯过程繁琐，不易操作的问题，本专利技术提供了一种降低异氰酸酯中水解氯含量的方法，该方法简单，有效降低五亚甲基二异氰酸酯产品中的水解氯含量，提高五亚甲基二异氰酸酯的纯度。
[0008]为解决现有技术问题，本专利技术采取的技术方案为：一种降低异氰酸酯中水解氯含量的方法，包括以下步骤：
步骤一：搭建反应装置；步骤二：利用泵将混有化学试剂的五亚甲基二异氰酸酯原料流进反应装置中进行反应，并检测水解氯含量，其中，五亚甲基二异氰酸酯原料水解氯含量大于100 ppm；步骤三：待水解氯的含量降至50ppm以下且不再变化时，将反应后液体泵送至储罐；得低水解氯的异氰酸酯。
[0009]作为改进的是，步骤1中所述的搭建反应装置，包括以下部件：原料储罐、化学试剂储罐、混合器、泵、反应器、储罐。
[0010]进一步改进的是，所述反应器为管式反应器时，反应为连续操作；当反应器为釜式反应器，反应分批进行。
[0011]进一步改进的是，当反应器为管式反应器时，步骤二中五亚甲基二异氰酸酯原料流入管式反应器的流速为30
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70 kg/h，反应温度为180
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220℃。
[0012]进一步改进的是，当反应器为管式反应器时，步骤二中五亚甲基二异氰酸酯原料流入管式反应器的流速为50 kg/h，反应温度为190℃。
[0013]进一步改进的是，当反应器为釜式反应器时，步骤二的反应装置中装液量为釜式反应器总体积的60
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90%，反应温度为180
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220℃。
[0014]进一步改进的是，当反应器为釜式反应器时，步骤二的反应装置中装液量为釜式反应器总体积的75%，反应温度为190℃。
[0015]作为改进的是，步骤二中所述的化学试剂为甲酸、甲酰胺、乙酰胺、乙酸、N,N
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二甲基酰胺中的一种。
[0016]进一步改进的是，步骤二中所述的化学试剂为甲酸。
[0017]有益效果：与现有技术相比，本专利技术一种降低异氰酸酯中水解氯含量的方法 本专利技术通过控制反应温度，进料流速和/或装液量的工艺条件后，将五亚甲基二异氰酸酯中的酰氯类杂质转化为异氰酸酯分离出来，降低水解氯的含量，具有易于连续操作，方法简单、易于工业生产的优点。
附图说明
[0018]图1为釜式反应器工艺流程图；图2为管式反应器工艺流程图。
具体实施方式
[0019]以下现通过具体实施例对本专利技术做进一步说明。
[0020]按照化学领域常规搭建的方式，结合图1或者图2进行反应装置的搭建，各部件之间通过管道连通。
[0021]水解氯的测试方法如下：(1) 称取9~11 g(精确到0.01 g)样品到洁净干燥的250 mL锥形瓶中，加入100 mL无水甲醇，安装回流冷凝器，置于电磁加热仪上搅拌，并加热至微沸，保持回流10 min，使醇完全分解；(2) 从回流冷凝器加入50 mL超纯水；
(3) 搅拌并加热保持回流30 min；(4) 反应结束后加入20 mL丙酮，冷却至室温后，加入10 mL氯化钠溶液和10 mL硝酸溶液；(5) 用硝酸银标准溶液进行点位滴定；(6) 同时做空白组对照实验。
实施例1
[0022]向带有机械搅拌、温度计、回流管、氮气通入口的5L釜式反应器中以50kg/h流速加入PDI（水解氯含量大于100ppm）4L，加入甲酸40mL，升温至190℃反应1小时冷却降至室温，水解氯含量28ppm。
实施例2
[0023]向带有机械搅拌、温度计、回流管、氮气通入口的5L釜式反应器中以70kg/h流速加入PDI（水解氯含量大于100ppm）4L，加入甲酸40mL，升温至220℃反应4小时冷却降至室温，水解氯含量42.35ppm。
实施例3
[0024]向带有机械搅拌、温度计、回流管、氮气通入口的5L管式反应器中以30kg/h流速加入PDI（水解氯含量大于100ppm）4L，加入甲酸40mL，升温至200℃反应4小时冷却降至室温，水解氯含量38.64ppm。
[0025]在管式或釜式反应器中加入最优化学试剂甲酸，利用泵使五亚甲基二异氰酸酯流入管式或釜式反应器，完成该阶段的反应后检测水解氯含量。相比于原料大于100ppm有了明显的降低，随后将得到的低水解氯含量的五亚甲基二异氰酸酯溶液流入储罐进行保存。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低异氰酸酯中水解氯含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：搭建反应装置；步骤二：利用泵将混有化学试剂的五亚甲基二异氰酸酯原料流进反应装置中进行反应，并检测水解氯含量，其中，五亚甲基二异氰酸酯原料水解氯含量大于100 ppm；步骤三：待水解氯的含量降至50ppm以下且不再变化时，将反应后液体泵送至储罐；得低水解氯的异氰酸酯。2.根据权利要求1所述的一种降低异氰酸酯中水解氯含量的方法，其特征在于，步骤1中所述的搭建反应装置，包括以下部件：原料储罐（1）、化学试剂储罐（2）、混合器（3）、泵（4）、反应器（5）、储罐（6）。3.根据权利要求2所述的一种降低异氰酸酯中水解氯含量的方法，其特征在于，所述反应器为管式反应器时，反应为连续操作；当反应器为釜式反应器，反应分批进行。4.根据权利要求3所述的一种降低异氰酸酯中水解氯含量的方法，其特征在于，当反应器为管式反应器时，步骤二中五亚甲基二异氰酸酯原料流入管式反应器的流速为30
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70 kg/h，反应温度为180
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈可泉，唐意博，李辉，杨悦，陈旭，吴菁岚，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：