薄膜蒸发分离聚氨酯固化剂中的TDI （1）

　　摘要：在采用高真空两级薄膜蒸发分离甲苯二异氰酸酯(TDI)一三羟甲基丙烷(TMP)聚氨酯固化剂中游离TDI的实验研究基础上，进行了中试研究．探讨了进料流量、分离温度两个重要参数对分离的影响，确定中试进料流量为25kg／h，一级分离柱温度为130qC，二级分离柱温度为180qC，一级分离压力为5000Pa，二级分离压力为80Pa．在此条件下分离的聚氨酯固化剂再用溶剂稀释后，其游离TDI含量低于0．5％，固体含量大于75％，NCO含量大于11．8％，达到了分离TDI的目的。

　　关键词：游离甲苯二异氰酸酯；薄膜蒸发；固化剂；聚氨酯
               
　　聚氨酯树脂由多异氰酸和含活性氢的单体(或者树脂)反应制得，可以做成泡沫材料、涂料、胶粘剂、合成革、弹性体、防水材料等产品，具有优良的机械性能、耐化学品性能，广泛应用于建筑、机械、电子设备、体育、医疗等领域。双组分聚氨酯材料配方灵活，可以通过各组分所用树脂品种和规格的选择，以及组分的配比来调节材料的性能以满足不同领域的不同要求，应用领域非常广泛。聚氨酯固化剂是双组分聚氨酯材料的重要组成部分。固化剂中的游离甲苯二异氰酸酯(TDI)在常温下是一种易挥发的剧毒液体，如果固化剂中游离TDI含量太高，使用时挥发出来的TDI将严重影响人们的身体健康，污染环境。

               
　　为了减少对人体的危害以及对环境的污染，我国在2001年颁布了强制性国家标准《室内建筑装饰装修材料有害物质限量》，该标准规定TDI在溶剂型木器涂料中的施工含量必须小于0．7％。为了提升该固化剂的品质，需要降低溶剂使用量和TDI含量，减少溶剂和TDI对人体和环境的危害。降低溶剂和多异氰酸酯的方法很多，可以做成水性聚氨酯体系¨，但最经济有效的方法是采用高真空薄膜蒸发法。国外大公司基本采用此法J．国内在这方面也进行了大量的研究培，高真空薄膜蒸发法曾列入国家“七五”攻关和原化工部“八五”、“九五”攻关项目，但都没有攻克。我们在实验室成功地解决了高真空薄膜蒸发分离TDI的问题，并在小试用薄膜蒸发器分离聚氨酯固化剂游离TDI的基础上，进行了中试研究，该项目已经于2006年10月19日通过广州市经济贸易委员会组织的验收。该中试研究为工业化放大提供了可靠依据。

　　1中试实验
　　1．1固化剂合成
               
　　将30kg醋酸丁酯加入反应釜中，搅拌、升温，当温度升至60～65qC时加入三羟甲基丙烷(TMP)9kg，至加完后溶解，升温至回流温度124～130qC进行脱水1～1．5h。脱水毕，降温至60qC，将41．4kgTDI一80快速投入反应釜，控制TDI和TMP在60qC下反应1．5h，然后缓慢升温至100qC，升温时问不小于40rain，在此温度下反应1．5h，降温至60qC，加入0．02kg磷酸。搅拌并冷却30rain，然后蒸馏。

　　1．2固化剂分离

　　进包装设备流程简述：真空泵4抽真空使反应釜产生负压，将计量好的TDI、溶剂在负压的作用下进入反应釜，破真空后通过反应釜人孔加入计量好的脱水TMP，密闭反应釜，反应釜升温进行反应。反应结束后固化剂经过过滤器21，进入计量齿轮泵20进入一级分离系统。固化剂再通过齿轮泵15、单向阀14进入二级分离系统，固化剂分离完成后通过齿轮泵13、单向阀12进入管道和加热过的溶剂会合一起进入兑稀罐兑稀，兑稀到固化剂含量为75％，然后过滤包装得到固化剂产品，将固化剂采用铁罐包装送检。兑稀的溶剂经过计量齿轮泵6、换热器7和固化剂混合进入兑稀罐。回收的TDI和溶剂由特制的齿轮泵10、11抽人到回收罐。回收罐的TDI和溶剂在下一次反应中全部用完。