Толуилендиизоцианáт (ТДИ) — ароматический диизоцианат, существует в виде двух изомеров: 2, 4-ТДИ и 2, 6-ТДИ. ТДИ совместно с полиолом является сырьём для производства полиуретанов. На производство ТДИ приходится около 30 % мирового рынка изоцианатов по состоянию на февраль 2011 г. В высоких концентрациях очень ядовит.
| 2,4-толуилендиизоцианат | |
|---|---|
| Общие | |
| Систематическое наименование |
2,4-диизоциано-1-метил-бензол |
| Сокращения | ТДИ, TDI |
| Традиционные названия | ТДИ, Толуилендиизоцианат, ТДИ 80, ТДИ 80/20, ТДИ Т-80 |
| Хим. формула | C9H6N2O2 |
| Физические свойства | |
| Состояние | бесцветная или бледно-желтая жидкость |
| Молярная масса | 174.2 г/моль |
| Плотность | 1.214 г/см³ |
| Термические свойства | Температура |
| • плавления | 21.8 °C |
| • кипения | 251 °C |
| • вспышки | 260 ± 1 °F |
| Пределы взрываемости | 0,9 ± 0,1 об.% |
| Давление пара | 0,01 ± 0,01 мм рт.ст. |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 584-84-9 |
| PubChem | 11443 |
| Рег. номер EINECS | 209-544-5 |
| SMILES |
Cc1ccc(cc1N=C=O)N=C=O
|
| InChI |
1S/C9H6N2O2/c1-7-2-3-8(10-5-12)4-9(7)11-6-13/h2-4H,1H3
DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N
|
| RTECS | CZ6300000 |
| ChEBI | 53556 |
| ChemSpider | 13835351 |
| Безопасность | |
| Предельная концентрация | 0,05 мг/см³ |
| ЛД50 |
6 мг/кг (крысы, перорально) 12-14,5 мг/кг (мыши-самцы, перорально) |
| Токсичность | Чрезвычайно ядовит, СДЯВ |
| Пиктограммы СГС |    |
| NFPA 704 |
|
Виды ТДИ
Коммерчески используются несколько видов ТДИ, в том числе чистый 2.4 изомер (ТДИ 100), 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.
Физические свойства
ТДИ представляет собой бесцветную или бледно-жёлтую жидкость с температурой плавления около 22 °C и характерным едким запахом. Из-за температуры 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. 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) и др. Все основные производители ТДИ являются членами Международного Института Изоцианатов (International Isocyanate Institute), 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 нашёл 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 реакции составляет 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, например 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. Для вспенивания полимера применяют различные низкокипящие вещества, например фреон или пентан. Полученный пенополиуретан (ППУ) может обладать различными степенями жесткости, плотности, «эффектом памяти» и т. п. (в зависимости от марки), что позволяет применять полученный материал в большом спектре изделий.
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).
Физиологическое действие и токсичность
Толуилендиизоцианат (ТДИ 80, 2,4-Толуилендиизоцианат) особо токсичен, числится в списке сильнодействующих ядовитых веществ, относится ко второму классу опасности и в высоких концентрациях может являться сенсибилизатором и аллергеном, подобно другим органическим изоцианатам. 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 ТДИ, была опубликована в специальной книге. 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.
По данным минимальные значения порогов восприятия запаха смеси 2,4 и 2,6 изомеров (в соотношении 65:35) у людей, не подвергавшихся воздействию этих веществ (например, на производстве), был не ниже 0,2-2,6 мг/м3; по данным достигал 15 мг/м3. ПДК 4-Метилфенилен-1,3-диизоцианата (CAS 584-84-9) в воздухе рабочей зоны составляет 0,05 мг/см3 (максимальная разовая). Использование широко распространённых фильтрующих СИЗОД в сочетании с «заменой фильтров по появлении запаха под маской» (как рекомендуется в РФ поставщиками) приведёт к чрезмерному воздействию ТДИ на, по крайней мере, часть работников — из-за запоздалой замены противогазных фильтров. Следует использовать значительно более эффективные изменение технологии и средства коллективной защиты.
