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在采用高真空兩級(jí)薄膜蒸發(fā)器分離TDI(甲苯二異氰酸酯)-TMP(三羥甲基丙烷)固化劑中的游離TDI的(文章來(lái)源環(huán)球聚氨酯網(wǎng))小試基礎(chǔ)上，進(jìn)行了中試研究。對(duì)影響分離的主要因素進(jìn)行了探討，確定了較優(yōu)的中試操作條件。并對(duì)設(shè)備進(jìn)行了改造，成功實(shí)現(xiàn)了連續(xù)性生產(chǎn)。分離后的固化劑用溶劑稀釋，所得產(chǎn)物游離TDI含量小于0.5%，—NCO含量大于12.8%，固含量大于75%，達(dá)到了分離的目的。

關(guān)鍵詞：游離甲苯二異氰酸酯;薄膜蒸發(fā)器;聚氨酯;TDI-TMP固化劑;分離

0引言

聚氨酯固化劑廣泛應(yīng)用于涂料、膠粘劑和各種材料中，TDI-TMP固化劑是我國(guó)產(chǎn)量最大的一類聚氨酯固化劑。然而，國(guó)產(chǎn)的TDI-TMP固化劑中普遍含有2%以上的游離TDI。游離TDI是劇毒物質(zhì)，對(duì)人體危害很大。我國(guó)從2002年開(kāi)始實(shí)施的GB18581—2001規(guī)定，固化劑中游離TDI的含量必須低于0.7%[1]，而發(fā)達(dá)國(guó)家更要求游離TDI含量低于0.5%，即所謂的無(wú)毒級(jí)。降低游離TDI含量的方法歸納起來(lái)有分子篩吸附法[2]、萃取法[3]、化學(xué)法[4]、薄膜蒸發(fā)法。其中，薄膜蒸發(fā)法最為經(jīng)濟(jì)有效，已經(jīng)在發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛的應(yīng)用。我國(guó)學(xué)者對(duì)薄膜蒸發(fā)法也進(jìn)行了大量的研究，已經(jīng)在小型的試驗(yàn)中取得突破[5]。但小試的處理量小，還沒(méi)有達(dá)到工業(yè)化水平。同時(shí)小試都是間歇式進(jìn)行的，生產(chǎn)效率低，每次分離后都要浪費(fèi)大量溶劑清洗設(shè)備。針對(duì)上述問(wèn)題，本文在小試成功的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了中試研究，探討了影響蒸發(fā)效果的各種因素，確定了較優(yōu)的操作條件，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行了改造，成功實(shí)現(xiàn)了連續(xù)性生產(chǎn)。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備與原料

甲苯二異氰酸酯(TDI-80)：工業(yè)級(jí)，巴斯夫;三羥甲基丙烷(TMP)：工業(yè)級(jí)，中國(guó)石油吉化集團(tuán);乙酸丁酯：工業(yè)級(jí)，市售。

實(shí)驗(yàn)裝置是與廣東嘉寶莉化工有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的二級(jí)薄膜蒸發(fā)器，蒸發(fā)面積約為1m2，其流程圖如圖1所示。

1.2分析方法

采用二正丁胺-鹽酸滴定法測(cè)定—NCO含量，采用氣相色譜法分析測(cè)定TDI含量。儀器型號(hào)：PERKINELMER公司的AutosystemXLGaxChromatograph。采用的標(biāo)準(zhǔn)為《聚氨酯涂料中游離異氰酸酯的氣相色譜分析》。

1.3合成工藝

稱取100kgTMP，加熱熔融，保溫至60℃以上備用。將381.5kgTDI和481.5kg乙酸丁酯加入反應(yīng)釜中，升溫至50℃。將熔融的TMP滴加至TDI與乙酸丁酯中，滴加時(shí)間不少于30min，滴加溫度不高于55℃。滴加完畢后，升溫至60℃反應(yīng)5h，制得待分離的TDI-TMP固化劑。

1、2—反應(yīng)罐;3～20—截止閥;21～23—齒輪泵;24、25—?dú)鈩?dòng)式隔膜泵;26—轉(zhuǎn)子流量計(jì)、27、28—薄膜蒸發(fā)器;29、30—恒溫冷水;31、32—刮板電機(jī);33、34—恒溫?zé)嵊?35、36—真空系統(tǒng);37、38、40—回收罐、39—兌稀罐;41、42—冷阱

圖1二級(jí)薄膜蒸發(fā)器流程圖

1.4分離工藝

預(yù)先在反應(yīng)罐1、2中合成待分離的固化劑。將160kg的乙酸丁酯放入兌稀罐39中，開(kāi)啟攪拌，升溫至70℃。開(kāi)啟恒溫?zé)嵊?3、34，設(shè)定為所需的溫度;開(kāi)啟恒溫冷水29、30，設(shè)定為3℃;開(kāi)啟真空機(jī)組35、36，打開(kāi)閥門7、8、12、14、15、16，調(diào)節(jié)至所需的真空度;開(kāi)啟薄膜蒸發(fā)器刮板的31、32，調(diào)節(jié)至合適的刮板轉(zhuǎn)速。依此打開(kāi)閥門4、5、6、11，固化劑從反應(yīng)罐中進(jìn)入1級(jí)薄膜蒸發(fā)器，溶劑被分離出來(lái)并進(jìn)入回收罐37。一級(jí)蒸余物進(jìn)入2級(jí)薄膜蒸發(fā)器，TDI被分離出并進(jìn)入回收罐38，蒸余物進(jìn)入兌稀罐39，經(jīng)溶劑稀釋后出料。反應(yīng)罐1中的固化劑分離完畢后，關(guān)閉閥門4，打開(kāi)閥門3，開(kāi)始分離反應(yīng)罐2中的固化劑。打開(kāi)閥門13、17，開(kāi)啟泵24、25，將分離出來(lái)的組分轉(zhuǎn)入回收罐40中，再轉(zhuǎn)入反應(yīng)罐1中，利用回收的TDI和溶劑重新合成固化劑。待反應(yīng)罐2的固化劑分離完畢后，即可重復(fù)上述操作，分離反應(yīng)罐1中的固化劑。

2結(jié)果與討論

本研究采用二級(jí)薄膜蒸發(fā)器分離游離TDI，一級(jí)薄膜蒸發(fā)器的主要目的是分離出固化劑中的溶劑，并使固化劑在進(jìn)入二級(jí)薄膜蒸發(fā)器前充分預(yù)熱。已確定的一級(jí)分離的操作條件(蒸發(fā)溫度為130℃，蒸發(fā)絕對(duì)壓力為5000Pa)完全能達(dá)到目的。因此，本文只探討影響二級(jí)分離的主要影響因素。

2.1進(jìn)料速率對(duì)蒸余物殘留TDI含量的影響

維持一級(jí)分離條件不變，使二級(jí)蒸發(fā)溫度為170℃，二級(jí)蒸發(fā)真空度為80Pa，刮板轉(zhuǎn)速均為180r/min。在1.2～2.0kg/min的范圍內(nèi)考察進(jìn)料速率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2和圖3。

圖2進(jìn)料速率對(duì)蒸余物游離TDI含量的影響

圖3進(jìn)料速率對(duì)蒸余物—NCO含量的影響

　　以上是《蒸發(fā)器分離TDI-TMP固化劑中的游離TDI研究》的詳細(xì)內(nèi)容。