1. Описание ТДИ
1.1. Свойства
1.2. Обращение, транспортировка, хранение
1.3. Получение
2. Применение
2.1 Применение по отраслям
2.2 Применение по видам
Описание
Понятие ТДИ объединяет три основные группы продуктов: ТДИ 100, ТДИ 80, ТДИ 60.
1.1. Свойства ТДИ.
ТДИ – представитель класса органических изоцианатов (точнее диизоцианатов): веществ, содержащих в структуре функциональную группу
–N=C=O, реакционная способность которой, обуславливает широкое применение таких соединений.
Рис. 1. 2,4'-ТДИ
Рис. 2. 2,6'-ТДИ
Толуилендиизоцианат (ТДИ, TDI), [толуолдиизоцианат, toluenediisocyanate]
Толуилендиизоцианаты - жидкости или кристаллы (в зависимости от изомера) от белого до желтого цвета с острым, едким запахом. Толуилендиизоцианаты растворимы в ароматических и хлорированных ароматических углеводородах, нитробензоле, диэтиловом эфире, ацетоне и других апротонных органических растворителях. Реагируют с водой и спиртами.
ТДИ имеет 2 наиболее распространенных изомера: 2,4-ТДИ и 2,6-ТДИ.
2,4-ТДИ [ТДИ 100, ТДИ Т-100,чистый ТДИ, TDI 100] – жидкость (при комнатной температуре) с температурой затвердевания 21,8°С, температурой кипения 250°С. Плотность (20 °С) 1.2178 кг/л.
2,6-ТДИ – жидкость (при комнатной температуре) с температурой затвердевания 8,5°С, температурой кипения 120°С. Плотность (20 °С) 1.2271 кг/л.
Свойства смесей ТДИ:
2,4-ТДИ (80%) + 2,6-ТДИ (20%) [просто ТДИ, ТДИ 80, TDI, ТДИ Т-80, ТДИ 80/20, «компонент В»] – жидкость (при комнатной температуре) с температурой затвердевания 13.89°С, температурой кипения 250°С.
Плотность (20 °С) 1.2784 кг/л.
2,4-ТДИ (65%) + 2,6-ТДИ (35%) [ТДИ 65, ТДИ 65/35, TDI 65] – жидкость (при комнатной температуре) с температурой затвердевания 5°С, температурой кипения 250°С. Плотность (20 °С) 1.222 кг/л
1.2. Обращение, транспортировка, хранение.
Обращение
При обращении и хранении должны соблюдаться соответствующие меры безопасности и использоваться специальная защитная одежда.
ТДИ высоко токсичен. Используйте только в хорошо-проветриваемом месте. Держите вдали от тепла, искр и пламени. Используйте взрывобезопасное электрическое оборудование. Примите меры предосторожности в отношении образования электростатических разрядов. Пары горящего ТДИ могут быть очень опасными. Избегайте попадания в глаза, на кожу и одежду. Избегайте проглатывания и вдыхания. Избегайте образования пара/тумана. Это вещество может вызвать астматические реакции даже из-за единичного вдоха низкой концентрации. Чувствительность: ТДИ реагирует с водой с образованием углекислого газа. Этот газ может привести к расширению запечатанного контейнера и к возможному прорыву. Если бочка герметична, осторожно отвинтить пробку, чтобы уменьшить давление, прежде чем ее снять.
Контейнеры с этим веществом могут быть взрывоопасными, будучи пустыми. Следует избегать воздействия холода и прямых солнечных лучей. Нельзя наливать вещество в грязный или мокрый контейнер. Нельзя есть, пить и курить на рабочем месте.
Оборудуйте рабочее место установками для мытья рук и промывки глаз. Тщательно помойтесь после обращения с веществом.
Транспортировка.
Наливом в цистернах, в металлических бочках (со специальным антикоррозионным покрытием) разового пользования емкостью 250 кг. Класс опасности – 6.1 (опасный груз)
Хранение (ТДИ 80)
Рекомендуемая температура хранения 15÷30ºС.
Возможная температура хранения -20÷35ºС (кратковременно до 50ºС). При длительном хранении выше 35ºС качество ТДИ может изменяться. При хранении ниже 15ºС ТДИ обратимо кристаллизуется. Для переработки его необходимо медленно нагреть до 15-30ºС и обязательно тщательно перемешать, т.к. при кристаллизации нарушается распределение изомеров и реакционная способность.
Вдали от тепла, пламени и всех источников возгорания.
Вдали от окислителей.
В плотно запечатанных контейнерах.
Хранить в закрытом, хорошо проветриваемом помещении.
Избегать попадания воды и влаги, прямых солнечных лучей.
После вскрытия контейнеры должны быть закрыты и опечатаны с газообразным азотом или сухим воздухом.
При хранении на открытом воздухе, контейнер должен быть покрыт водонепроницаемыми холстом, чтобы избежать попадания дождя.
Гарантийный срок хранения 6 месяцев.
При правильном хранении срок может быть увеличен до 9-12 месяцев.
1.3. Получение
В общем, технология получения ТДИ заключается в нитровании толуола до динитротолуола, затем каталитическом гидрировании динитротолуола до диаминотолуола. Далее диаминотолуол вводят во взаимодействие с фосгеном в среде инертного растворителя.
Более подробно цепочка производства ТДИ описывается следующими реакциями:
Все начинается с базового сырья – толуола. Из него получают смесь изомеров мононитротолуола.
Рис. 3 Нитрование толуола
Далее существует 2 варианта синтеза: изомеры можно разделять или не разделять.
1) Из неразделенной смеси изомерных мононитротолуолов получают смесь 2,4- и 2,6-ТДИ в соотношении 80:20.
Для это смесь изомерных мононитротолуолов повторно нитруют до смеси динитротолуолов.
Рис. 4 Нитрование мононитротолуола
Затем смесь динитротолуолов каталитически восстанавливают водородом над Ni Ренея до смеси диаминотолуолов.
Рис. 5 Восстановление динитротолуолов.
Диаминотолуолы можно обрабатывать по 2 схемам:
А) Одностадийное фосгенирование последних в растворе о-хлорбензола при молярном соотношении фосгена и диаминотолуолов 6:1 (200-210°С, 4,2-5 МПа, время пребывания в реакторе 40-50 с) по реакции:
Рис. 6. Фосгенирование диаминотолуолов.
приводит к толуилендиизоцианатам с выходом 90-96%
Б) Двустадийное фосгенирование диаминотолуолов 25-50%-ным раствором фосгена в о-дихлорбензоле протекает по реакции:
Рис. 7. Первая стадия двустадийного фосгенирования.
Рис. 8. Вторая стадия двустадийного фосгенирования.
С выходом толуилендиизоцианатов до 96%.
2) В случае разделения изомеров ректификацией или кристаллизацией из п-нитротолуола образуется 2,4-толуилендиизоцианат:
Рис. 9. Нитрование п-нитротолуола
Рис. 10. Восстановление 2,4-динитротолуола
Рис. 11. Фосгенирование 2,4-диаминотолуола.
Из о-изомера – смесь 2,4- и 2,6-толуилендиизоцианатов в соотношении 65:35.
Рис. 12. Нитрование о-нитротолуола
Рис. 13. Восстановление динитротолуолов.
Рис. 14. Фосгенирование диаминотолуолов.
ТДИ можно получить непосредственно из динитротолуола жидкофазным карбонилированием в среде о-дихлорбензола. Этот метод позволяет избежать использования фосгена, а проблема отходов состоит только в утилизации хлороводорода. Однако этот метод еще не нашел промышленного применения.
Весной 2011 Bayer объявили о планах строительства завода ТДИ в Китае по новой технологии газофазного фосгенировая. Представители Bayer считают, что за этой технологией будущее сырья для полиуретанов, т.к. она более экономична (за счет меньших тепловых затрат на разделение веществ), более экологична (за счет уменьшения токсичных растворителей), также имеет ряд других преимуществ по сравнению с жидкофазным процессом. Эта технология позволяет сократить расход растворителя на 80%, потребление энергии — на 60%, инвестиции — на 20%.
2. Применение
ТДИ – сырье для производства различных видов полиуретанов.
Продукты из полиуретанов прочно вошли в нашу жизнь, поэтому в будущем их производство, несомненно, будет расширяться.
2.1 Применение по отраслям.
ТДИ используется в основном для создания эластичных пенополиуретанов, применяемых в мебельном производстве, строительстве и транспорте. В 2009 году на них пришлось 66% мирового потребления ТДИ (рис. 1).
Рис. 15. Структура мирового потребления ТДИ 2009г
Наиболее важными сферами применения ПУ являются:
1. Мебель, матрацы – различные марки мебельных поролонов.
2. Транспорт (в основном, автомобильный транспорт) – сиденья и другие «мягкие элементы» салона.
3. В меньшей степени толуилендиизоцианат применяется в качестве компонента жестких пенополиуретанов.
4. Искусственные кожи. ТДИ является основным компонентом современного высокотехнологичного материала – полиуретановая искусственная кожа, которую часто называют «Экокожа». Из нее изготавливается большое количество одежды и обуви.
5. CASE (Coatings, Adhesives, Sealants, Elastomers)
Полиуретановые клеи используются для склеивания гибких материалов, резины, текстиля и кожи. Их применяют для соединения металлических изделий, а также для склеивания металла с резиной и пластмассой. Полиуретановый лак – сырье для производства уретановых лаков и красок - используются для защиты широкого спектра поверхностей. В частности, полиуретаны обеспечивают хороший блеск и устойчивость к царапинам автомобильной покраски. Полиуретановые эластомеры находят применение в толстопленочных покрытиях, фильтрах и обувных подошвах. Из них изготавливают виброгасящие детали, ролики, колеса, шины для роликовых коньков и скейтбордов. Полиуретановые герметики обладают рядом уникальных свойств. ТДИ также используется в качестве сшивающего агента для нейлона-6.
2.2 Применение по видам ТДИ:
Коммерчески используются следующие виды ТДИ:
ТДИ 80
ТДИ 100
ТДИ 65
Модифицированный ТДИ
Виды отличаются содержанием изомеров (2,4-ТДИ и 2,6-ТДИ) и дополнительной модификацией.
ТДИ 80 - Мебель, матрацы, транспорт, герметики, лаки краски.
ТДИ 100 – CASE (Coatings, Adhesives, Sealants, Elastomers)
ТДИ 65 - Транспорт, жесткие пенополиуретаны.
Модифицированный ТДИ – CASE, искусственные кожи.
Рис. 16. Структура мирового потребления изоцианатов (МДИ и ТДИ) по отраслям
Новости