浑浊异氰酸酯封闭物体系的均相化研究

1、 本科毕业设计（论文）题目 浑浊异氰酸酯封闭物体系的均相化研究 系 别 化学与材料工程系 年 级 05级 专 业 化学（师范） 班 级 05化教1班 学 号 150105102 学生姓名 毛文铨 指导教师 左晓兵 职 称 副教授 论文提交日期 2009月5月25日 常熟理工学院毕业设计（论文）浑浊异氰酸酯封闭物体系的均相化研究摘要 本文利用加热和加入有机溶剂等方法使浑浊的异氰酸酯封闭物澄清，并对其澄清时间加以研究。研究表明：在浑浊异氰酸酯封闭物中加入少量聚酯多元醇和催化剂加热后可使溶液澄清并保持很长时间。所以该方法能使浑浊的异氰酸酯重新获得透明澄清的异氰酸酯封闭物溶液。为处理浑浊异氰酸酯封闭物

2、提供合理、切实可行的工艺方法，具有一定的实际应用价值。关键词：异氰酸酯 封闭物 均相化Studies on homogeneous of turbid blocked Polyisocyanates systemAbstractIn this paper, the use of heating and adding organic solvents makes turbid closed isocyanate materials clarified and at the same time examine the time to clarify them. Study shows that:

3、if the muddy closed isocyanate was added to a small amount of polyester polyol and a catalyst for polyol solution,it can make the solution clarified and maintain for a long time. This method enables turbid isocyanate to retain transparent closed isocyanate solution. To provide a reasonable and pract

4、ical processes for turbid matter closed isocyanate is of certain practical value.Key words: Polyisocyanates blocked homogeneous目录1. 前言11.1异氰酸酯的概述11.2异氰酸酯的发展现状11.3 异氰酸酯的性质11.4 研究的目的和意义12. 实验部分 22.1实验原料、仪器及装置2 2.1.1主要原料和试剂2 2.1.2仪器2 2.1.3实验装置图22.2实验内容23. 结果与讨论33.1温度/时间对浑浊封闭物均相化的影响33.2溶剂对浑浊封闭物均相化的影响43.

5、3新戊二醇对浑浊封闭物均相化的影响63.4聚酯多元醇对浑浊封闭物均相化的影响114. 结论18参考文献19致谢 19常熟理工学院毕业设计（论文）1 前言1.1异氰酸酯的概述异氰酸酯是异氰酸的各种酯的总称，若以NCO基团的数量分类，包括单异氰酸酯RN=C=O和二异氰酸酯O=C=NRN=C=O及多异氰酸酯等。单异氰酸酯是有机合成的重要中间体，可制成一系列氨基甲酸酯类杀虫剂、杀菌剂、除草剂，也用于改进塑料、织物、皮革等的防水性。 二官能团及以上的异氰酸酯可用于合成一系列性能优良的聚氨酯泡沫塑料、橡胶、弹力纤维、涂料、胶粘剂、合成革、人造木材等。1.2 异氰酸酯的发展现状异氰酸酯是制备聚氨酯的关键原料

6、，两大主要品种是MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）、TDI（甲苯二异氰酸酯）。该行业集中度很高，国际上只有几家公司拥有制造技术。我国的异氰酸酯行业目前处于高速发展期，2007年国内异氰酸酯消费量为MDI71万吨，TDI38万吨，国内生产量为MDI40万吨；TDI22万吨。由于国内聚氨酯行业的高速发展，异氰酸酯需求高速增长，产能严重不足。国外的异氰酸酯制造商在中国纷纷设厂，全球异氰酸酯生产的重心也将逐步转移到亚太地区。未来几年新项目的上马将使国内异氰酸酯产能快速上升。1.3 异氰酸酯的性质异氰酸酯作为活性点容易与羟基和胺基反应，生成氨酯和脲型结构，利用高分子异氰酸酯与氨基的反应可以实现对肽、酶等含氨

7、基试剂的高分子化，用以制备固定化酶。异氰酸酯与高分子胺反应可以得到重要的高分子缩合试剂-碳化双亚胺，用于某些肽和多核苷酸的合成。异氰酸酯类高分子试剂还可以与水反应，经脱二氧化碳可以得到含氨基化合物，含氨基高分子是重要的高分子化试剂。1.4 研究的目的和意义多异氰酸酯封闭物就是通过化学方法将活性异氰酸酯基保护起来，使其在常温下失去反应活性，使用时加热到一定温度时发生脱封反应，游离出活性异氰酸酯基团发生反应达到使用目的。异氰酸酯封闭物广泛应用于聚氨酯、醇酸树脂、聚酯亚胺、环氧树脂、氨基树脂、有机硅树脂等热固性树脂的制备，特别在高温固化涂料领域越来越显示其重要作用。但是由于异氰酸酯基团的高活性，极易

8、和体系中的杂质、空气中的水分反应生成一些副产物而导致所制备的涂料在贮存过程中出现混浊。而一旦出现浑浊，不仅影响封闭物的使用，还会造成成品产品质量不良，为此，需要已经浑浊的异氰酸酯封闭物进行均相化研究，将浑浊的多相体系均相化，重新获得透明澄清的异氰酸酯封闭物溶液。为处理浑浊异氰酸酯封闭物提供合理、切实可行的工艺方法，具有一定的实际应用价值。2 实验部分2.1 实验原料、仪器及装置2.1.1 主要原料和试剂浑浊异氰酸酯封闭物、NMP、DMF、DMAc、DBE、间对甲酚、环己酮、新戊二醇、环烷酸锌、PE-cat、二月桂酸二丁基锡、三乙胺、三乙醇胺、聚酯多元醇2.1.2 仪器电动搅拌器，搅拌棒、铁架台

9、、铁夹、三口烧瓶、温度计、电子天平、冷凝管2.1.3 实验装置图2.2 实验内容一、 温度/时间对浑浊封闭均相化的影响用一定时间（调压器100，用同一台装置及同一根温度计，规定调压器数值、反应瓶与电热包高度）加热至80，记录时间，然后维持该温度，观测封闭物透明性随时间的关系。二、 溶剂对浑浊封闭物均相化的影响将浑浊的封闭物与各种不同溶剂（NMP、DMF、DMAc、DBE、间对甲酚、环己酮），按不同比例混合（90、70、50、30、10、2），室温下贮存观测其均相化程度。三、 新戊二醇对浑浊封闭物均相化的影响选择新戊二醇（1/4mol NCO 的 OH，即0.077155/2molOH，即2.0

10、06g NPG）与50g封闭物的混合体系，加入0.5的不同催化剂（0.26g）（无催化、环烷酸锌、PE-cat、二月桂酸二丁基锡、三乙胺、三乙醇胺），加热回流 1小时，观测体系外观变化情况。四、 聚酯多元醇对浑浊封闭物均相化的影响选择一种多元醇与封闭物的混合体系，加入1的不同催化剂（环烷酸锌、辛酸亚锡、二月硅酸二丁基锡、三乙胺、三乙醇胺），加热回流 1小时，观测体系外观变化情况。五、 浑浊封闭物均相化最佳工艺的确定多元醇及用量、催化剂及用量、温度/时间等因素的确定3 结果与讨论3.1 温度/时间对浑浊封闭物均相化的影响 表 1 加热过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况实验条件27min升温至

11、8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性 封闭物颜色棕黄色棕黄色深棕黄色深棕黄色深棕黄色用“”、“”、“”“”“”表示封闭物透明性依次降低，“”表示封闭物完全透明。表 2室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色深黄色深黄色深黄色用“”、“”、“”“”“”表示封闭物透明性依次降低，“”表示封闭物完全透明。 由表 1 、表2可见，加热前封闭物为棕黄色不透明溶液，随着加热时间延长，透明性略好转，至透明，且颜色略加深，冷却放置室温一段时间后封闭物溶液又恢复至不透明状态。说明通过加热不能改变封

12、闭物溶液的透明性，反而因封闭物氧化变色使其颜色加深。3.2 溶剂对浑浊封闭物均相化的影响表3含2的下列溶剂搅匀后、放置 30min后封闭物的透明性放置24hr 后封闭物的透明性放置72hr 后封闭物的透明性放置120hr 后封闭物的透明性放置168hr 后封闭物的透明性NMPDMFDMAcDBECRECHON用“”、“”、“”“”“”表示封闭物透明性依次降低，“”表示封闭物完全透明。表4含10的下列溶剂搅匀后、放置 30min后封闭物的透明性放置24hr 后封闭物的透明性放置72hr 后封闭物的透明性放置120hr 后封闭物的透明性放置168hr 后封闭物的透明性NMPDMFDMAcDBECR

13、ECHON表5含30的下列溶剂搅匀后、放置 30min后封闭物的透明性放置24hr 后封闭物的透明性放置72hr 后封闭物的透明性放置120hr 后封闭物的透明性放置168hr 后封闭物的透明性NMPDMFDMAcDBECRECHON表6含50的下列溶剂搅匀后、放置 30min后封闭物的透明性放置24hr 后封闭物的透明性放置72hr 后封闭物的透明性放置120hr 后封闭物的透明性放置168hr 后封闭物的透明性NMPDMFDMAcDBECRECHON表7含70的下列溶剂搅匀后、放置 30min后封闭物的透明性放置24hr 后封闭物的透明性放置72hr 后封闭物的透明性放置120hr 后封闭

14、物的透明性放置168hr 后封闭物的透明性NMPDMFDMAcDBECRE +CHON表8含10的下列溶剂搅匀后、放置 30min后封闭物的透明性放置24hr 后封闭物的透明性放置72hr 后封闭物的透明性放置120hr 后封闭物的透明性放置168hr 后封闭物的透明性NMPDMFDMAcDBECRECHON由表 3至 、表可见，没加入有机溶剂的封闭物为棕黄色不透明溶液，随有机溶剂加入的比例增加，透明性好转，并且随时间的延长透明性更加好 3.3新戊二醇对浑浊封闭物均相化的影响加入2.006g新戊二醇对浑浊封闭物的影响表9实验条件21min升温至8080、30min80、 60min80 90m

15、in80 120min封闭物透明性封闭物颜色黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度用“”、“”、“”“”“”表示封闭物粘度依次降低，“”表示封闭物体系凝胶化。室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表10实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度用“”、“”、“”“”“”表示封闭物透明性依次降低，“”表示封闭物完全透明。用“”、“”、“”“”“”表示封闭物粘度依次降低，“”表示封闭物体系凝胶化。由表 9 、表10可见，加热前封闭物为棕黄色不透明溶液，随着加热时间延长，透明性略好转，至透明，且颜色略加深，冷却放置室温一周内溶液变化不大，但时间较长之

16、后又恢复原状。说明加入新戊二醇通过加热能暂时改变封闭物溶液的性至质，但放置较长时间后还是恢复原状。加入新戊二醇和0.5%的催化剂（环烷锌酸）对封闭物的影响表11实验条件21min升温至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表12实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度加入新戊二醇和0.5%的催化剂（PE-cat）对封闭物的影响表13实验条件25min升温至8080、30min80、 60min80 90min8

17、0 120min封闭物透明性封闭物颜色棕黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表14实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度加入新戊二醇和0.5%的催化剂（二月桂酸二丁基锡）对封闭物的影响表15实验条件25min升温至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表16实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度新戊二醇和0.5%的催

18、化剂（三乙胺）对封闭物的影响表17实验条件25min升温至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表18实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度新戊二醇和0.5%的催化剂（三乙醇胺）对封闭物的影响表19实验条件23min升温至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表20实验

19、条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度3.4聚酯多元醇对浑浊封闭物均相化的影响加入1%的聚酯多元醇对浑浊封闭物的影响表21实验条件22min升温至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表22实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度加入2%的聚酯多元醇对浑浊封闭物的影响表23实验条件21min升温至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封

20、闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表24实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度加入3%的聚酯多元醇对浑浊封闭物的影响表25实验条件22min升温至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表26实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度加入4%的聚酯多元醇对浑浊封闭物的影响表27实验条件21min升温

21、至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表28实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度加入5%的聚酯多元醇对浑浊封闭物的影响表29实验条件23min升温至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表30实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色

22、封闭物粘度加入6%的聚酯多元醇对浑浊封闭物的影响表31实验条件24min升温至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表32实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性+封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度加入7%的聚酯多元醇对浑浊封闭物的影响表33实验条件23min升温至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表

23、34实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度加入8%的聚酯多元醇对浑浊封闭物的影响表35实验条件24min升温至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表36实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度由表21至表36可见加入4%至6%的聚酯多元醇加热能使封闭物的透明性更好的改变加入5%的聚酯多元醇和1%的催化剂（环烷锌酸）对浑浊封闭物的影响表37实验条件22min升温至8

24、080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表38实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度加入5%的聚酯多元醇和1%的催化剂（辛酸亚锡）对浑浊封闭物的影响表39实验条件24min升温至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表40实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜

25、色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度加入5%的聚酯多元醇和1%的催化剂（二月硅酸二丁基锡）对浑浊封闭物的影响表41实验条件24min升温至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表42实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度加入5%的聚酯多元醇和1%的催化剂（三乙胺）对浑浊封闭物的影响表43实验条件24min升温至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄

26、色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表44实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度加入5%的聚酯多元醇和1%的催化剂（三乙醇胺）对浑浊封闭物的影响表45实验条件24min升温至8080、30min80、 60min80 90min80 120min封闭物透明性封闭物颜色深黄色深黄色深黄色深黄色深黄色封闭物粘度室温放置过程中封闭物溶液的透明性及颜色变化情况表46实验条件一天三天一周一个月两个月封闭物透明性封闭物颜色黄色黄色黄色黄色黄色封闭物粘度4 结论通过大量的实验研究，可以得出以下结论：(1)单纯的加热能暂时改

27、变封闭物的透明性，短时间后又恢复原状 (2) 加入不同的有机溶剂，随有机溶剂加入的比例增加，透明性好转，并且随时间的延长透明性更加好 ，其中DMF、DMAc的效果更加明显(3)加入新戊二醇和不同的催化剂加热后能短时间（一周左右）的改变封闭物的透明性，但长时间放置后基本恢复原状(4)加入聚酯多元醇和不同的催化剂加热后能改变封闭物的透明性，并且可以长时间放置。其中聚酯多元醇的量控制在4%至6%之间最佳。二月硅酸二丁基锡和环烷锌酸催化剂的效果最好 5参考文献：1 刘琳  赵磊  赵彩霞  LIU Lin  ZHAO Lei &