[发明专利]一种对苯二异氰酸酯的制备方法

说明书

本发明提供一种对苯二异氰酸酯的制备方法，在常温至65℃下，将对苯二胺溶于低沸点溶剂制备得到对苯二胺溶液，将二‑(三氯甲基)碳酸酯溶于高沸点溶剂中制备得到二‑(三氯甲基)碳酸酯溶液，然后将所述对苯二胺溶液和二‑(三氯甲基)碳酸酯溶液混合反应，经过“冷光”(常温至40℃)、“温光”(50‑80℃)和“热光”(110‑180℃)三个反应阶段得到对苯二异氰酸酯。本发明采用沸点不同的两种溶剂分别溶解对苯二胺和二‑(三氯甲基)碳酸酯，有效地降低了反应能耗，且经过三个反应阶段，得到的对苯二异氰酸酯纯度高达99％，收率高达97.8％。

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种对苯二异氰酸酯的制备方法。

背景技术

对苯二异氰酸酯是结构最简单的芳香族二异氰酸酯，纯品外观为白色晶体，熔点96-99℃，是制备高性能聚氨酯产品的重要原料。

除了光气法制备对苯二异氰酸酯以外，目前适合百-千吨级生产规模的制备方法是基于对苯二胺与二-(三氯甲基)碳酸酯的合成反应。如中国专利CN1687022，CN103351312A和CN107011215B中所公开描述的，该反应在如氯苯、邻二氯苯、甲苯和二甲苯的单一卤代芳烃或芳烃溶剂中进行，经过所谓的“冷光”(即低温混合和反应)和“热光”(即高温反应)两个阶段。由于副产物如脲类化合物的生成，该反应的产物收率通常在80-95％，反应后得到的产物颜色发黄，需要二次蒸馏纯化，纯品总产率难以高于90％。

而且，在常温下，对苯二胺在如甲苯、二甲苯、氯苯和二氯苯的芳烃和卤代芳烃类溶剂中的溶解度极低，升温后，溶解度略微增加，例如，在90℃的氯苯中，对苯二胺溶解的质量分数为5.5-5.7％，在100℃的邻二氯苯中，对苯二胺溶解的质量分数为4.5-5.0％。因此，目前在实际生产中需要使用大量溶剂溶解对苯二胺，同时加热并保温。而为了防止副产物的生成，对苯二胺溶液在与二-(三氯甲基)碳酸酯溶液混合时，得到的反应混合液需要予以冷却。在此过程中，因为冷却和溶剂回收导致能耗增加，而且总反应浓度降低也会导致每釜产出量降低，总体而言，现有的制备方法能耗高、生产效率低。

发明内容

为了克服现有技术中对苯二异氰酸酯的制备方法存在能耗高、生产效率低的技术问题，本发明在研究过程中意外发现，使用某些低沸点溶剂可以在较低温度制备较高浓度的对苯二胺溶液，如二氧六环可在22℃制备质量分数约10％的对苯二胺溶液、乙腈可在35℃制备质量分数约15％的对苯二胺溶液、氯仿可在55℃制备质量分数约6％的对苯二胺溶液、1,2-二氯乙烷可在65℃制备质量分数约7％的对苯二胺溶液；由于对苯二胺溶液温度较低，在与常温下的二-(三氯甲基)碳酸酯溶液混合时，得到的反应混合液温度能自控在常温至40℃之间，不需要冷却反应混合液。同时还意外发现，在短时间“热光”(110-180℃)反应之前，引入“温光”(50-80℃)的反应过程，可以得到高产率高纯度的对苯二异氰酸酯。基于以上发现，本发明提出一种对苯二异氰酸酯的制备方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种对苯二异氰酸酯的制备方法，在常温至65℃下将对苯二胺溶于低沸点溶剂制备得到对苯二胺溶液，在常温下将二-(三氯甲基)碳酸酯溶于高沸点溶剂中制备得到二-(三氯甲基)碳酸酯溶液，然后将所述对苯二胺溶液和二-(三氯甲基)碳酸酯溶液混合反应，得到对苯二异氰酸酯。

如上所述的对苯二异氰酸酯的制备方法，优选地，所述低沸点溶剂为二氧六环、乙腈、氯仿或1,2-二氯乙烷，优选氯仿或1，2-二氯乙烷，更优选氯仿。

如上所述的对苯二异氰酸酯的制备方法，优选地，所述对苯二胺溶液中对苯二胺的质量分数为5-15％。

如上所述的对苯二异氰酸酯的制备方法，优选地，所述高沸点溶剂为卤代芳烃或芳烃，优选氯苯、邻二氯苯、甲苯或二甲苯，更优选氯苯或邻二氯苯。

如上所述的对苯二异氰酸酯的制备方法，优选地，所述二-(三氯甲基)碳酸酯溶液中二-(三氯甲基)碳酸酯的质量分数为10-20％。