环己烷-1,4-二异氰酸酯的绿色合成

2025/6/19 10:43:02 作者:南星

背景技术

环己烷-1,4-二异氰酸酯(1,4‑cyclohexane diisocyanate,简称CHDI)是一种脂肪族的特种异氰酸酯,其分子结构简洁,高度对称且规整,制成的聚氨酯具有极好的相分离度。用环己烷-1,4-二异氰酸酯制得的聚氨酯弹性体除保持了脂肪族聚氨酯的一般性能外,还有较好的加工性能、优异的耐水解性能、高的软化温度(可达270℃)、低的玻璃转化温度(约‑80℃)、低的热滞后性能、优异的机械性能,且在紫外光的照射下不黄变。因而,其可作军工中的特种储油箱体、特种轮胎、特种塑料品等,亦可用作高磨损、高强度的配件、特殊医疗器材等制品。

国外从20世纪80年代起就有用环己烷-1,4-二异氰酸酯制备聚氨酯弹性体的报道,主要生产厂家是杜邦公司。近年来,国内仅有江苏恒祥化工等有对环己烷-1,4-二异氰酸酯进行制备的专利报道。

制备方法[1]

(1)分别将适量草酰氯(3mol,380.80g)、甲苯(500mL)加入到带机械搅拌装置和 回流冷凝管的3L三口烧瓶内,油浴升温至50℃;将配制好的1,4‑环己烷二甲酸的甲苯浆液(1000mL,1mol/L)逐步加入到三口烧瓶中,3h内加完毕,尾气经NaOH碱液吸收,待无明显气泡放出后,再反应1h;降温后经减压蒸馏除去溶剂甲苯和未反应的草酰氯,得到中间体1,4‑ 环己烷二甲酰氯;

(2)分别将叠氮化钠(3mol,195.01g)、四丁基溴化铵(5.05g)、去离子水(1000mL) 加入到带机械搅拌装置3L三口烧瓶内,冰水浴冷却至5℃以下;用500mL甲苯溶解步骤1所得的中间体,将其滴加到三口烧瓶内,控制浴温在5℃以下,2h内滴加完毕,再反应1h;随后进行分相,甲苯相加入无水硫酸镁(40g)干燥后,获得中间体1,4‑环己烷二甲酰基叠氮化合物的甲苯溶液;

(3)将500mL甲苯加入到装有回流冷凝管的3L三口烧瓶内,加热到100℃,随后将步骤2所得的中间体溶液滴加到烧瓶内,滴加完毕无明显气泡放出后再反应1h,减压蒸除溶剂甲苯,最终获得155.21g目标产品环己烷-1,4-二异氰酸酯,收率为93.41%,常温下为无色透明液体。

环己烷-1,4-二异氰酸酯的制备路线

参考文献

[1]黎明化工研究设计院有限责任公司. 一种制备1,4-环己烷二异氰酸酯的方法:CN202211420473.8[P]. 2023-03-28. 

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