论文部分内容阅读
苯氨基甲酸甲酯（MPC）是合成4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）的中间产物,而异氰酸酯又是生产聚氨酯的重要原料。传统的MDI合成工业均采用光气法合成,该工艺路线长,技术复杂,设备费用高,尤其是光气毒性大,对环境污染严重,以苯胺和碳酸二甲酯（DMC）为原料合成MPC的绿色合成方法可以克服上述缺点,因此成为研究与开发的热点。本文在高压合成方法基础上,成功的探索出微波下合成MPC的有效方法,为MPC的绿色、高效、低耗合成开辟了新的途径。本文重点研究了微波条件下合成MPC的有效方法,探讨催化剂用量、反应温度、反应时间、微波辐照功率、负载量等工艺参数对催化效果的影响,确定最佳工艺条件。分析了负载型催化剂的失活主要原因,并提出了有效的催化剂固定化方法,相应的探讨了改性催化剂所需硅酸钠的用量。通过实验确定当催化剂的体积与反应液的体积大体相当时,反应方能进行,且有很好的催化效果,并确定微波条件下中性载体活性炭有利于该合成反应。采用负载型催化剂Zn（OAc）2/AC催化反应,进行单因素对比分析,确定最佳工艺参数为:苯胺和碳酸二甲酯的摩尔比例为1:10,反应温度为140℃,反应时间为7min,反应功率100W,醋酸锌负载量为10%。负载催化剂Zn（OAc）2/AC水洗前后对比实验,表明活性中心绝大部分存在于活性炭表面。通过对负载型催化剂Zn（OAc）2/AC多次重复利用,认为引起催化剂失活的主要原因是吸附在活性炭上的醋酸锌随着反复实验而不断流失造成的。为了解决活性炭表面Zn（OAc）2的流失问题,采用硅酸钠、腐殖酸钠和羧甲基纤维素钠对催化剂进行固定化改性。确定硅酸钠改性后的催化剂的催化性能保持良好。当硅酸钠的用量达到3%时,重复利用率最高。由于硅酸钠、腐殖酸钠和羧甲基纤维素钠改性催化剂后的催化性能的差异性,充分证明促进催化反应的活性中心是完整的醋酸锌分子。实验结果表明,利用微波技术合成MPC可极大地加快反应速率。与常规高压法相比,微波法要快40倍以上,合成时间短,节省能源,具有广泛的工业应用前景。