نحوه‌ی تولید ایزوسیانات

ایزوسیانات چیست ؟

ایزوسیانات یک ترکیب شیمیایی آلی حاوی گروه (R−N=C=O) است که اولین بار در سال ۱۸۴۸ توسط فردی به نام Wurtz کشف شد. ترکیبی که با دو گروه عامل و یا بیشتر تولید شود به ترتیب دی ایزوسیانات و پلی ایزوسیانات نام دارند. این ترکیبات از خانواده ترکیبات شیمیایی با وزن مولکولی کم و بسیار واکنش پذیر هستند.

ایزوسیانات‌ها مونومرهای مهمی هستند که در طیف وسیعی از واکنش‌های شیمیایی شرکت می‌کنند. به عنوان مثال می‌توانند با آمین‌ها، الکل‌ها، مرکاپتان‌ها، آب، کربوکسیلیک اسید و حتی با خودشون واکنش داده و به فرم‌های دیمرها (اوردتیون‌ها) و تریمرها (ایزوسیانورات‌ها) را تشکیل می‌دهند یا می توان آنها را به پلی ایزوسیانات پلیمریزه کرد.
نحوه‌ی تولید ایزوسیانات

متداول‌ترین روش سنتز ایزوسیانات فسژن (Phosgene Route) است که در سال ۱۸۸۴ توسط Hentschel ابداع شد. این روش شامل دو مرحله است:

تشکیل کلرید کاربامیک،
حذف دو مولکول اسید کلریدریک.

از آنجا که کنترل روش فسژن ممکن است خطرناک باشد، روش دیگری به نام فسژن-فری نیز برای سنتز ایزوسیانات وجود دارد. در این روش، سنتز با نیتروبنزن آغاز می‌شود. در ادامه، اتیل یورتان مستقیماً از مونوکسیدکربن و اتانول تشکیل می‌شود. یورتان توسط یک کربونیلاسیون دیمره می‌شود و سر انجام با حرارت دادن، یورتان به ایزوسیانات و الکل تجزیه می‌شود.
کاربردهای ایزوسیانات

ایزوسیانات‌ها با الکل‌ها (هیدروکسیل ) واکنش داده و پلیمرهای پلی یورتان را تولید می‌کند. از سری این محصولات می‌توان به فوم های پلی یورتانی، الاستومرهای ترموپلاستیک، الیاف اسپندکس، رنگ‌های پلی یورتانی و… اشاره کرد.

ایزوسیانات مواد اولیه‌ای است که کلیه‌ی محصولات پلی یورتان را تشکیل می‌دهد. مشاغلی که ممکن است در معرض ایزوسیانات قرار بگیرند شامل رنگ آمیزی، تولید فوم و ساخت بسیاری از محصولات پلی اورتان مانند مواد شیمیایی، فوم پلی یورتان، مواد عایق، پوشش‌های سطحی، صندلی‌های اتومبیل، مبلمان، پوشش‌های کف، تشک زیر فرش، مواد بسته بندی، کفش، پارچه‌های چند لایه، لاستیک پلی اورتان و چسب‌ها و …. می‌باشند.

پلی یورتان ها مهمترین بخش از مصارف ایزوسیانات را تشکیل می‌دهند و در بسیاری از واکنش‌های دیگر نیز شرکت می‌کنند. در جدول زیر تعدادی از این واکنش‌ها و محصولات حاصله آورده شده است:
انواع ایزوسیانات

پرکاربردترین ترکیبات، دی ایزوسیانات‌ها هستند که حاوی دو گروه ایزوسیانات و پلی ایزوسیانات ها که معمولاً از دی ایزوسیانات‌ها گرفته می‌شوند و ممکن است حاوی چندین گروه ایزوسیانات باشد. دی ایزوسیانات‌ها را می‌توان به دو دسته‌ی کلی آروماتیک و آلیفاتیک تقسیم بندی کرد.
دی ایزوسیانات آروماتیک

از پرمصرف ترین دی ایزوسیانات‌های آروماتیک می‌توان به TDI و MDI اشاره کرد.

تولوئن دی ایزوسیانات (TDI) یک ماده شیمیایی صنعتی مهم است که نقش حیاتی در شیمی پلی یورتان ایفا می‌کند. تولوئن دی ایزوسیانات از تولوئن و از طریق دینیتروتولوئن، کاهش گروه نیترو با هیدروژن و فسژناسیون سنتز می‌شود. حدود ۸۵% از مصرف TDI مربوط به فوم‌های نرم و انعطاف پذیر که به طور گسترده در تولید مبلمان، صندلی اتومبیل، زیرلایه‌های فرش، و کالای خواب کاربرد دارند، ۱۰% برای پوشش‌ها و ۵% باقی‌مانده در سایر موارد می‌باشد.

در کاربردهای صنعتی و فنی، از TDI به حالت خالص و یا ۲،۴-ایزومر و یا به عنوان ترکیبی از ایزومرهای ۲،۴ و ۲،۶ استفاده می‌شود .دو نمونه کیفیت ترکیبی TDI-80/20 و TDI-65/35 موجود هستند به این معنی که ترکیبات به ترتیب حاوی ۸۰٪ ایزومر ۲،۴ – ۲۰٪ ایزومر ۲،۶ و ۶۵٪ ایزومر ۲،۴ – ۳۵٪ ایزومر ۲،۶ هستند.

دی فنیل متان دی ایزوسیانات (MDI) از مواد اولیه آنیلین و فرمالدئید تولید می‌شود. آنیلین به ترتیب از نیتراتاسیون بنزن و به دنبال آن کاهش توسط آنیلین از طریق هیدروژناسیون تولید می‌شود. بزرگترین سهم مصرف MDI مربوط به فوم‌های سخت(حدود ۶۰%)، و سپس چسب‌ها، درزگیرها، پوشش‌ها، الاستومرها، و فوم‌های نرم پلی یورتانی است.

TDI و MDI به طور کلی ارزان تر و واکنش پذیرتر از سایر ایزوسیانات ها هستند. اما MDI فشار بخار پایین‌تر و در نتیجه سمیت کمتری نسبت به TDI دارد. از این دسته دی ایزوسیانات‌های آروماتیک به عنوان ماده اولیه برای فوم‌های نرم در کالای خواب به فرم فوم‌های بلوکی یا فوم‌های قالبی برای صندلی ماشین‌ها، فوم‌های سخت به عنوان فوم‌های عایق در یخچال‌ها و الاستومرها در زیره کفش استفاده می‌شود.
دی ایزو سیانات آلیفاتیک

یک عیب دی ایزوسیانات آروماتیک این است که وقتی پخته می‌شود زرد یا قهوه ای تیره می‌شود که این مشکلات کاربردهای آن را محدود می‌کند. در حالی که ایزوسیانات آلیفاتیک باعث تولید پلیمرهایی می‌شود که در برابر اشعه ماورا بنفش پایدارتر هستند (تغییر رنگ نمی‌دهند) و کمتر در معرض اکسیداسیون و تخریب هستند.

علاوه بر این به طور کلی، دی ایزوسیانات‌های آلیفاتیک واکنش کمتری نسبت به ایزوسیانات‌های آروماتیک دارند. اما از معایب این گروه از ایزوسیانات‌ها می توان به این نکته اشاره کرد که خواص مکانیکی محصولات نهایی مانند مقاومت در برابر کشش و انعطاف پذیری پایین‌تر دارد. با این حال، ایزوسیانات‌های آلیفاتیک در فرمولاسیون‌های پوشش، کاربرد دارند. به عبارت دیگر، ۹۰٪ ایزوسیانات‌های آلیفاتیک در پوشش‌ها و ۶٪ در الاستومرها استفاده می‌شود و تقریبا نیمی از پوشش‌های پلی اورتانی که از ایزوسیانات آلیفاتیک استفاده می‌کنند، مربوط به خودرو هستند.

سه ایزوسیانات آلیفاتیک که بیش از ۹۵٪ کل ایزوسیانات های آلیفاتیک را تشکیل می‌دهند عبارتند از حدود ۵۰% هگزامتیلن دی ایزوسیانات (HDI)، ۳۰% ایزوفرون دی ایزوسیانات (IPDI) و مابقی فرم هیدروژنه MDI ،۴،۴′ دی ایزوسیانات و دیسیکلوهگزیل متان (H12MDI).

• فروش هاردنر پلی یورتان
• هاردنر پلی یورتان ایرانی
• اسید فرمیک
• متیلن کلراید
• ام ای آی کارون