تولوئن دی ایزوسیانات(TDI)

تولوئن دی ایزوسیانات (TDI)

    1-مقدمه

        تولوئن دی ایزوسیانات با نام آیوپاک "4.2-دی ایزوسیاناتو-1-متیل بنزن" یک ترکیب شیمایی آلی از خانواده ی سیانات های آروماتیک است که به متیل فنیلن دی ایزوسیانات نیز معروف است. (ایزوسیانات ها به دو دسته ایزوسیانات آلیفاتیک و آروماتیک تقسیم می شوند.) اصلی ترین شاخه ای که این ترکیب با آن در ارتباط است, پلی اورتان ها هستند که در بخش های بعدی به این ارتباط می پردازیم. بین دو دسته ی آروماتیک و آلیفاتیک ایزوسیانات ها, دسته ی آروماتیک آنها از واکنش پذیری بالاتری برخوردار هستند. دو ایزومر از شش ایزومر آن از نظر تجاری مهم هستند: 2,4 TDI و 2,6 TDI که تحت شرایط ویژه به صورت خالص تولید می شوند ، به همین دلیل خاص بودن شرایط واکنش آن، TDI اغلب به صورت مخلوط 80/20 و 65/35 ایزومر 2،4 و 2،6 به بازار عرضه می شود. این ترکیب در مقیاس بالا تولید می شود و حدود 35 درصد از بازار ایزوسیانات جهان را در سال 2000 به خود اختصاص داده است و پس از MDI دوم است. تقریباً 1.4 میلیارد کیلوگرم از این ماده در سال 2000 تولید شد. همه ایزومرهای TDI بی رنگ هستند ، اگرچه نمونه های تجاری ممکن است خیلی کم به رنگ زرد به نظر برسند.

    1-1-ایزومرهای TDI

    2- تاریخچه

به طور کلی ایزوسیانات آلیفاتیک اولین بار توسط ورتزwurtz) ) در سال ۱۸۴۹ سنتز شد. حدود صد سال بعد,یعنی در سال ۱۹۵۰ ، ایزوسیانات آروماتیک توسط هافمن (Hoffman) ) از پیرولیز متقارن دی فنیل اکسامید سنتز گردید. البته ذکر این نکته ضروری است که در سال ۱۸۸۴،هنتسلHentschel) ) تولید ایزو سیانات به روش فسژن دار کردن آمین ها و نمک آن ها را مطرح کرده بود. 

    3- کاربردها

        در قسمت بعدی (بخش 4) به این نکته خواهیم پرداخت که با استفاده از تولوئن دی ایزوسیانات می توان اورتان ها را سنتز نمود. در نتیجه مهم ترین کاربرد این ترکیب را می توان ساهت کاربامات یا اورتان و به تبع آن نقش در تولید فوم های پلی اورتان مانند فوم های سفت و سخت با تحمل درجه حرارت بالا, صنایع مبلمان، وسایل خواب, وسایل حمل و نقل و صنایع بسته‌بندی اشاره نمود. علاوه بر آن این ترکیب در تولید روکش ها و پوشش ها، درزگیر، چسب ها و الاستومرها کاربردهی فراوانی دارد.

    4- واکنش ها

    1-4- واکنش ایزوسیانات با هیدروکسیل  

     
گروه های عاملی ایزوسیانات در TDI می توانند با گروه های عاملی هیدروکسیل سایر ترکیبات واکنش داده و پیوندهای کاربامات (اورتان) را ایجاد می کنند. دو گروه ایزوسیانات در TDI با سرعت های مختلف واکنش نشان می دهند: ایزوسیانات مستقر بر روی کربن شماره 4 تقریباً چهار برابر واکنش پذیرتر از موقعیت 2 است. 6.2-TDI یک مولکول متقارن است و بنابراین دارای دو گروه ایزوسیانات واکنش پذیری مشابه می باشد ، مشابه موقعیت 2 در 4.2-TDI می باشد. با این حال ، از آنجا که هر دو گروه ایزوسیانات به یک حلقه آروماتیک متصل هستند ، واکنش یک گروه از ایزوسیانات ها باعث تغییر در واکنش پذیری گروه دوم ایزوسیانات نیز می شود.

    2-4-واکنش ایزوسیانات با آب 

گروه های ایزوسیاناتی با آب واکنش داده و گاز کربن دی اکسید و اوره جامد تولید می کند. همچنین در حین واکنش، دو ترکیب دیگر نیز تشکیل می شوند و در واکنش شرکت می کنند و از بین می روند. یکی از آنها ترکیب ناپایدار اسید کربامیک است که پس از تولید سریعاً به گاز کربن دی اکسید و آمین تبدیل می شود. آمین تولید شده نیز بار دیگر با گروه های ایزوسیاناتی که هنوز واکنش نداده اند، ترکیب شده و رسوبات اوره را تولید می کنند.

    1-2-4- واکنش ایزوسیانات با آمین

همانطور که در بالا نیز اشاره شد, گروه ایزوسیانات می تواند با گروه آمین نیز وارد واکنش شود.

    5- روش های تولید

         1-5-تولید با ماده ی اولیه تولوئن

        4،2- تولوئن دی ایزوسیانات در سه مرحله با استفاده از تولوئن و از طریق تبدیل به دی نیتروتولوئن (با استفاده از نیتریک اسید) و 4،2-دی آمینوتولوئن (TDA) تهیه می شود. در نهایت ، TDA تحت فسژن سازی قرار می گیرد ، یعنی تحت فشار و واکنش با فسژن برای تشکیل TDI قرار می گیرد. در این مرحله HCl به عنوان یک محصول جانبی تولید از محیط واکنش خارج می شود. یکی از منابع تولید و جمع آوری هیدروکلریدریک اسید از همین راه می باشد.

      2-5- تولید با ماده اولیه تولوئن دی آمین

        در این فرایند تولوئن دی آمین (TDA) با واکنش مجاورتی دی نیتروتولوئن سنتز می‌شود. TDA نیز خود با کربونیل دی کلرید واکنش می‌دهد و تولوئن دی ایزوسیانات(TDI)  تولید می شود. با توجه به آنکه پس از تولید محصول در هر دو روش, محصول نهایی حاوی ایزومر های مختلف 4.2-تولوئن دی ایزوسیانات است، می توان با استفاده از روش تقطیر, میزان درصد ایزومرهای موجود در محصول نهایی را تنظیم نمود. (80/20 و یا 65/35)

    6-تحقیقات جدید

        امروزه تحقیقات گسترده ای بر روی این ماده در حال انجام است تا با جایگیزین کردن ترکیبات دیگر به عنوان ماده اولیه ی ساخت پلی اورتان ها, به توان از این ترکیب (TDI) به خودی خود استفاده های منحصر به فردی نمود. برای مثال یکی از موارد مصرفی که امروزه گاهاً مورد استفاده قرار می گیرد کاربرد آن در پیشرانه های موشک می باشد. همچنین از دیگر تحقیقات جدید که بر روی این ترکیب صورت پذیرفته است, استفاده از آن در فیلتر های تصفیه ی هوا می باشد.

7- شرایط نگهداری

        جهت بارگیری و انتقال این ترکیب شیمیایی باید دقت و احتیاط کافی لحاظ شود. در صورت مصرف نشدن کامل و نیاز به ذخیره سازی, در دمای ۲۰ تا ۲۴ درجه سانتی گراد نگهداری شود. نگهداری مقدار زیادی از این ماده در یک انبار دارای احتمال انفجار و آتش سوزی است. این ترکیب بایستی حتما در ظروف در بسته نگهداری شود تا به مرور زمان بخارات آن فضا را پر نکند. همچنین بایستی ماده را در محلی ایمن از آب یا نَم و نور مستقیم آفتاب نگهداری شود. در ظروف گالوانیزه یا سایر فلزات قابل خوردگی, نبایستی نگهداری شود. پس از مصرف نیز, ظروف خالی نباید رها شوند بلکه بشکه‌های خالی و غیرقابل برگشت ایزوسیانات بایستی با استفاده از آب و مواد مخصوص پاک سازی شوند.( مقدار آب بایستی زیاد باشد تا واکنشی بین ترکیب باقی مانده و آب صورت نگیرد.) سپس درب بشکه بایستی باز گذاشته شود و تا حداقل ۴۸ ساعت به همین صورت باقی بماند. بعد از ۴۸ ساعت با محلول کربنات سدیم (۵ تا ۱۰٪) شستوشو داده شود.

    8- ایمنی

        حداکثر دوز مصرفی برایTDI  5800 میلی گرم بر کیلوگرم برای تماس دهانی (ورود مایع) می باشد و 610 میلی گرم بر متر مکعب برای بخار است. تولوئن دی ایزوسیانات از نظر جامعه اروپایی تحت عنوان "بسیار سمی" طبقه بندی شده است. قرار گرفتن در معرض بیشتر از 610 میلی گرم از بخارات آن سبب اختلال عملکرد مجاری تنفسی شود. 
هنگام برداشتن محصول از درون ظرف مادر باید از استنشاق آن و تماس پوستی اجتناب کرد و از وسایل مناسب ایمنی مانند ماسک، دستکش و عینک ایمنی استفاده نمود.