Толуилендиизоцианат

2,4-толуилендиизоцианат
Общие
Систематическое наименование	2,4-диизоциано-1-метил-бензол
Сокращения	ТДИ, TDI
Традиционные названия	ТДИ, ТДИ 80, ТДИ 80/20, ТДИ Т-80
Химическая формула	C9H6N2O2
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	бесцветная или бледно-желтая жикость
Молярная масса	174.2 г/моль
Плотность	1.214 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	21.8 °C
Температура кипения	251 °C
Классификация
Рег. номер CAS	584-84-9
SMILES	Cc1ccc(cc1\N=C=O)\N=C=O
Безопасность
Токсичность	очень высокая

Толуилендиизоцианат — общеизвестный как ТДИ, является ароматическим диизоцианатом. Существует в виде двух изомеров: 2,4-ТДИ (CAS: 584-84-9) и 2,6-ТДИ (CAS: 91-08-7). ТДИ совместно с полиолом является сырьем для производства полиуретанов. На производство ТДИ приходится около 30 % мирового рынка изоцианатов по состоянию на февраль 2011 г.^[1]

Виды ТДИ

Коммерчески используются несколько видов ТДИ, в том числе чистый 2.4 изомер (ТДИ 100),^[1] ТДИ 80 (ТДИ 80/20, Т-80) — смесь из 80 % 2.4-изомера и 20 % 2.6-изомера (самый широко применяемый вид, поскольку его производство наиболее дёшево), ТДИ 65/35 (Т-65) — смесь из 65 % 2.4-изомера и 35 % 2.6-изомера. Чистый 2,4-ТДИ вырабатывается в промышленности в ограниченных количествах для специальных целей (в основном для получения эластомеров). Чистый 2,6-ТДИ выпускается только как лабораторный реагент. Также для особых целей производится модифицированный ТДИ.^[2]

Физические свойства

ТДИ представляет собой бесцветную или бледно-желтую жидкость с температурой плавления около 22 °C и характеным едким запахом. Из-за тепературы плавления близкой к комнатной, ТДИ часто застывает в бочках при транспортировке, поэтому их нужно выдерживать на складе при повышенной температуре для возможности дальнейшего использования.

Производство

По состоянию на февраль 2011 года мировые мощности по производству ТДИ составляют 2,6 млн тонн в год.^[1] Крупнейшие производители BASF, Bayer (на этих двух производителей приходится около половины мощностей), Mitsui Chemicals, Dow, а также BorsodChem (которая с начала 2011г является частью Yantai Wanhua)^[3] и др. Все основные производители ТДИ являются членами Международного Института Изоцианатов (International Isocyanate Institute),^[4] целью которого является содействие безопасному обращению с МДИ и ТДИ на рабочих местах, в обществе и окружающей среде.

Основной метод получения толуилендиизоцианата заключается в нитровании толуола до динитротолуола. Далее динитротолуол подвергают каталитическому гидрированию до толуолдиамина. Последний растворяют в инертном растворителе и вводят во взаимодействие с фосгеном.

ТДИ можно получить непосредственно из динитротолуола жидкофазным карбонилированием в среде о-дихлорбензола. Этот метод позволяет избежать использования фосгена, а проблема отходов состоит только в утилизации хлороводорода. Однако этот метод ещё не нашел промышленного применения.

Инновационный подход в производстве диизоцианатов сейчас использует Bayer. Компания разработала технологию, по которой фосгенирование проводится не в жидкой, а в газовой фазе. Эта технология позволяет сократить расход растворителя на 80 %, потребление энергии — на 60 %, инвестиции — на 20 %.

Реакционная способность

Положение изоцианатных групп влияет на их реакционную способность:

4-NCO (2,4-изомер) > 2-NCO и 6-NCO (2,6-изомер) > 2-NCO (2,4-изомер)

При 38 °C соотношение скоростей реакциисоставляет 8:3:1. Таким образом, 4-NCO-группа будет вступать в реакцию предпочтительнее. В реакции с полиолом более стерически затрудненный 2,6-изомер дает более жесткую пену, чем 2,4-изомер. По этой же причине ТДИ 65/35, который содержит большее количество 2,6-изомера, чем ТДИ 80/20, используется для получения специальных ППУ, наприммер с более высокой несущей способностью.

ТДИ, являясь электрофилом, реагирует с нуклеофильными веществами, такими как вода, спирты, кислоты, амины и т. п.

Применение

Основное применение ТДИ — производство эластичных полиуретановых пен. ТДИ является частью 6 компонентной системы (для ППУ), в которой, реагируя с полиолом, образует полиуретан. Для вспенивания полимера применяют различные низкокипящие вещества, например фреон или пентан. Полученный пенополиуретан (ППУ) может обладать различными степенями жестости, плотности, «памяти» и т. п. (в зависимости от марки), что позволяет примененять полученный материал в большом спектре изделий: в первую очередь мебель.

Основная продукция из ТДИ:

• Поролон;
• Формованные изделия из ППУ (сиденья, матрацы);
• Уретановые (полиуретановые) лаки, покрытия;
• Уретановые (полиуретановые) герметики, клеи;
• Уретановые (полиуретановые) эластомеры и изделия (ролики, валы, детали интерьера автомобиля).

Безопасность

ТДИ является высокотоксичным изоцианатом. Воздействия паров ТДИ следует избегать, так как это может повлечь опасные последствия, в том числе ТДИ — хорошо известный возбудитель астмы. В связи с авариями и опасениями за здоровье и экологиию информация об обращении, средствах индивидуальной защиты, мониторинге воздействия, транспортировке, хранении, отборе проб и анализе TDI, была опубликована в специальной книге.^[5] ТДИ является одним из одиннадцати веществ, перечисленных в законе «Чрезвычайно опасные вещества» (New Jersey Toxic Catastrophe Prevention Act), которые при воздействии на человека, с большой долей вероятности приведут к серьёзным последствиям для здоровья, в том числе смерти или постоянной нетрудоспособности.

См. также

• Полиуретаны
• Изоцианаты
• Поролон

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3} Евразийский химический рынок № 2 (77), 2011
2. ↑ Материалы сотрудничества РХТУ им. Д. И. Менделеева и Dow Chemicals
3. ↑ Yantai Wanhua (англ.)
4. ↑ International Isocyanate Institute
5. ↑ Allport DC, Gilbert, DS and Outterside SM (eds) (2003). MDI and TDI: safety, health & the environment: a source book and practical guide. Chichester, Wiley.

Ссылки

• Первый Российский портал, посвященный изоцианатам
• International Chemical Assessment Document
• International Chemical Safety Card 0339
• ISOPA — European Diisocyanate and Polyol Producers Association
• International Isocyanate Institute
• NIOSH Safety and Health Topic: Isocyanates, from the website of the National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)
• Concise International Chemical Assessment Document 27
• Карточка безопасности ТДИ на странице «Института промышленной безопасности, охраны труда и социального партнерства»
• Информация по безопасности на www.xumuk.ru