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聚氨酯固化剂是聚氨酯产品中最重要的组份之一,多年来其高游离异氰酸酯单体含量一直是一个难解决的问题。本文以产业化生产低游离TDI的TDI-TMP型聚氨酯固化剂为目标,对合成工艺和分离工艺做进一步研究。具体内容主要包括合成出适合在薄膜蒸发设备中进行分离的TDI-TMP预聚物、合成反应的反应动力学研究、回收溶剂中甲苯二异氰酸酯异构比测定方法研究、游离TDI分离过程的工程放大研究。对预聚体的合成工艺进行了探讨,实验表明:增大TDI和TMP的配比,有利于降低预聚物的粘度,但是同时也会增大预聚物中的游离TDI含量,进而增加后续分离的负担,所以,从整个工艺考虑,比较合理的TDI/TMP的比例为5.25/1。高温反应会导致很多副反应的发生,这些副反应都会使分子量成倍增大,这样就不利于后续分离工艺的进行。所以合成温度控制在50-70℃较好。该条件下合成出的预聚物颜色浅、粘度小、分子量分布窄。探讨了多元醇的选择和预聚物的性能特征之间的关系。此外,还将得到的最优配方进行中试试验研究,探讨中试产品性能,在实际生产中检验实验室配方的科学性。用盐酸-二正丁胺滴定法分析TDI-TMP反应体系的反应动力学规律,得出不同温度下和不同配比下的速率常数,并计算体系的表观活化能和指前因子,为工业化生产提供工艺数据。回收液的组成对生产中的进一步合成有重大影响,本文用傅里叶红外光谱技术和气相色谱-质谱联用对回收溶剂中TDI异构体定性定量测试,并对两种方法的测试效果进行对比。结果表明气相色谱-质谱联用技术定性定量准确,能够用于回收溶液中异构比的测定。结合中试试验的结果及进一步的工艺研究进行了大生产(5000吨/年聚氨酯无毒固化剂生产线)的工艺设计。设计大生产的合成和分离工艺,确定设备的基本尺寸和基本选型。计算结果表明:反应釜的大小为12m~3,中间产品储罐为15m~3,兑稀罐为5m~3。一级冷凝器的换热面积为2.66m~2,二级冷凝的换热面积为2.1m~2。大生产线每小时所需量为要的蒸汽量为1123.4Kg。