[发明专利]生产具有特定的异构体分布的亚甲基二苯基二异氰酸酯异构体的混合物和由其衍生的新产物的方法

说明书

发明背景

技术领域

本发明的实施方式总地涉及用于生产具有低2,2’-MDI异构体含量和高2,4’-MDI异构体含量的亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)异构体混合物的方法和装置。

相关技术的描述

亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)异构体的混合物广泛地用于制备聚氨酯膜复合材料和粘合剂。在制备膜复合材料和粘合剂的过程中，MDI混合物与多元醇(例如，聚醚多元醇)反应形成聚氨酯。通常，使用过量的MDI来确保完成该反应。但是，未反应的MDI能够扩散到该膜复合材料或粘合剂的表面，在这里可将它水解成主要的芳族胺。这在某些应用中产生问题，例如在食品工业中的产品包装，因为有严格的要求来规定食品包装材料中芳族伯胺的量。

常规的MDI方法产生三种异构体，即，4,4’-MDI，2,4’-MDI，和2,2’-MDI。常规的MDI的其它产物是较重分子量的的异氰酸酯，通常称为聚合的MDI(PMDI)。最反应性的MDI异构体是4,4’-MDI，和最小反应性的是2,2’-MDI。因此，在MDI异构体中，2,2’-MDI需要最长的时间来转化，和MDI异构体混合物的总反应性随着2,2’-MDI异构体含量的减少而增加。但是，2,2’-MDI和2,4’-MDI与4,4’-MDI的比例也控制预聚物的粘度。也即，预聚物粘度随着2,2’-MDI和2,4’-MDI与4,4’-MDI的比例增加而降低。因此，具有高含量2,4’-MDI和低含量2,2’-MDI的混合物可用于需要低粘度预聚物的应用中，尤其是食品工业中。

因此，随着对低粘度预聚物需要的增加，例如对于食品应用，需要改善的方法和装置用于生产具有低2,2’-MDI含量和高2,4’-MDI含量的MDI异构体混合物。

发明内容

在一种实施方式中，生产亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)异构体的混合物的方法包括：通过使苯胺和甲醛在酸催化剂存在下反应形成亚甲基二苯基二胺和二苯基甲烷系列的多胺；使所述亚甲基二苯基二胺和二苯基甲烷系列的多胺光气化产生MDI异构体和聚合的MDI的混合物，从所述MDI异构体和聚合的MDI的混合物分离第一级分，所述第一级分含有至少98wt%的MDI异构体，其中含有至少52wt%的2,4’-MDI和2,2’-MDI，基于第一级分的总重量；和，从第一级分分离第二级分，所述第二级分含有至少99wt%的MDI异构体，其中含有至少52wt%的2,4’-MDI，基于第二级分的总重量。

在另一实施方式中，从MDI异构体和聚合的MDI的混合物分离含有至少98wt%MDI异构体的级分的装置，所述含有至少98wt%MDI异构体包括至少52wt%2,4’-MDI和2,2’-MDI，基于所述级分的总重量，所述装置包括：具有分离部分和集成的侧精馏部分的蒸馏柱；和再沸器，其设置来从蒸馏柱接收塔底馏出物和将4,4’-MDI送至所述集成的侧精馏部分。

附图说明

为了能够详细理解以上记载的本发明的特征，以上总结的本发明更具体的描述能够通过参考实施方式获得，其中一些通过附图说明。但是，应该指出，附图仅说明本发明的典型实施方式，因此不应该认为会限制本发明的范围，因为本发明可涵盖其它等效的实施方式。

图1是根据一种实施方式的装置和方法100的示意性描述。

图2是根据一种实施方式的装置和方法200的部分示意性描述。

具体实施方式

本发明的实施方式总地涉及具生产有低2,2’-MDI异构体含量和高2,4’-MDI异构体含量的亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)异构体混合物的方法和装置。得到的混合物具有增加的反应性，并且由于在固化过程中形成的芳族伯胺的减少，在食品等级应用中是可接受的。该方法和装置也包括控制混合物中最具反应性的异构体4,4’-MDI的量，容许广泛地用于宽范围的应用。

图1是根据一种实施方式的装置和方法100的示意性描述。在框110处，二苯基甲烷系列的多胺或多胺混合物通常通过苯胺和甲醛在酸催化剂存在下的缩合而形成。二苯基甲烷系列的合适的多胺混合物通过苯胺和甲醛以约20:1至约1.6:1的定量摩尔比缩合和约20:1至约1:1的定量摩尔比的苯胺与酸催化剂而获得。

通常，甲醛以水溶液使用，其中水含量为约1%至约95wt%，基于溶液的总重量。或者，可使用提供亚甲基的其它化合物(例如，聚甲醛，对-甲醛，和三氧杂环己烷)。