碳化二亞胺化學背景

BASF在世界范圍的工廠內Geismar，Louisiana.生產幾百萬磅的純MDI。根據BASF聚氨酯技術手冊，4,4’——MDI單體在保存溫度40——50℃保質期為14天。由于4,4’——MDI的處理難度，制造商通常使用碳化二亞胺對異氰酸酯進行改性使其穩定。碳化二亞胺改性的異氰酸酯在室溫下是液態并保持穩定，數月可以保持澄清。

碳化二亞胺改性異氰酸酯單體包括2mol的異氰酸酯的縮合和1molCO2的釋放。雖然文獻中說異氰酸酯單體在高于200℃時可以縮合在一起，但是使用【2】所示的磷系催化劑可以避免過高的溫度。反應速率可以通過CO2的釋放量和當異氰酸酯基團轉化成碳化二亞胺時NCO含量的降低量來進行控制。

制備碳化二亞胺改性MDI的方法是一種間歇操作過程，在過程中催化劑加入到裝有MDI單體的反應器中。在升高的溫度下反應后，一定數量的碳化二亞胺生成，還有剩余的未參加反應的MDI。碳化二亞胺反應過程見圖1。在冷卻過程中，碳化二亞胺和MDI縮合生成脲眮亞胺的過程見圖2。3——25％的MDI轉化成脲眮亞胺。

脲眮亞胺是三官能度的一種分子。所以，商業用的碳化二亞胺改性異氰酸酯產品的官能度都高于預先的二官能度的碳化二亞胺溶解于MDI單體后的溶液。碳化二亞胺改性異氰酸酯產品的官能度通常介于2.1-2.2。脲眮亞胺的官能度導致了交聯從而阻礙了在熱塑性聚氨酯上的應用。

脲眮亞胺的生成在升高的溫度下是一可逆反應。在升高的溫度下脲眮亞胺會解聚生成碳化二亞胺和4,4’-MDI單體。