متیلن دی‌فنیل دی‌ایزوسیانات (MDI)

متیلن دی‌فنیل دی‌ایزوسیانات 

    1-مقدمه  

 
        متیلن دی فنیل دی ایزوسیانات و یا به اختصارMDI) ) با نام آیوپاک " 1.1'-متیلن بیس (4-ایزوسیاناتوبنزن) " یک دی ایزوسیانات آروماتیک است. گروه عاملی ایزوسیاتات گروهی است شامل اتم های نیتروژن, کربن و اکسیژن که به ترتیب با پیوندهای دوگانه به یکدیگر متصل شده اند. در ترکیبا دی ایزوسیانات دو عدد از این گروه ها وجود دارند. نام های دیگر این ترکیب عبارت اند از: بیس(4-ایزوسیاناتوفنیل)متان , 1-ایزوسیاناتو-4-] (4-ایزوسیاناتو فنیل)متیل[بنزن, 4.4'-متیلن دی فنیل دی ایزوسیانات, 4.4'-دی فنیل متان دی ایزوسیانات که این اسامی یا به کلیت این ماده و یا به ایزومر غالب آن دلالت دارد. سه ایزومر از این ترکیب متداول هستند که در موقعیت گروه های ایزوسیانات در اطراف حلقه ها تفاوت دارند که عبارت اند از : 2.2'-MDI، 2.4'-MDI و 4.4'-MDI که ایزومر 4،4' بیشتر از ما بقی مورد استفاده قرار می گیرد و به عنوان 4،4'-دی فنیل متان دیزوسیانات شناخته می شود. این ایزومر با نام Pure MDI نیز شناخته می شود. MDI جهت تولید پلی اورتان با پلی اُل ها واکنش می دهد. این واکنش و به طور کلی, واکنش پذیری این ترکیب بالاست.(حتی در دماهای کم). این ترکیب دی ایزوسیانات (MDI) بیشترین تولید را دارد و حدود 61 درصد از بازار جهانی را به خود اختصاص داده است و مجموع تولید جهانی MDI و MDI پلیمری بیش از 7.5 میلیون تن در سال (سال 2017) بوده است.

       
    2-کاربردها

        1-2-فوم های پلی اورتانی

کاربرد اصلی ایزومر 4،4′-MDI تولید پلی اورتان سفت و سخت است. این فوم های پلی اورتانی سفت و سخت، عایق های حرارتی بسیار خوبی هستند و تقریباً در همه ی وسایل خانگی که نیاز دارند گرما به آنها نفوذ نکند کاربرد دارند مانند یخچال و فریزرها، همچنین جهت عایق بندی گرما و سرمای دیواره ها و سقف و کف ساختمان ها از این عایق ها استفاده می شود. همانطور که در بالا اشاره شد, جهت تولید پلی اورتان و فوم های سخت, بایستی MDI با پلی اُل ها واکنش دهند, پلی اُل های رایج مورد استفاده عبارت هستند از: پلی اتیلن آدیپات (پلی استر) و پلی (تترامتیلن اتر) گلیکول (پلی اتر).

        2-2-چسب

ایزومر ′4،4-MDI به عنوان یک چسب قوی صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد 

    3-واکنش های شناخته شده

        بیشتر واکنش پذیری این ترکیب به دلیل حضور گروه های تیوسیانات آن می باشد. موقعیت گروه های ایزوسیانات بر روی حلقه بر واکنش پذیری آنها تأثیر می گذارد. برای مثال در 4،4′-MDI ، دو گروه ایزوسیانات یکسان هستند اما در 4.2'-MDI دو گروه, واکنش پذیری های بسیار متفاوتی از خود نشان می دهند. گروه موقعیت 4 تقریباً چهار برابر واکنش پذیرتر از گروه موقعیت 2 می باشد که دلیل امر ایجاد ممانعت فضایی می باشد. ممکن است هر سه ایزومر متداول این ترکیب در واکنش شرکت کنند اما درصد ورود به واکنش برای هر یک می تواند متفاوت باشد. یکی از این واکنش ها پلیمریزاسیون این ترکیب است که از مونومرهای آن تشکیل می شود.

    4-روش تولید

        اولین مرحله ی تولید MDI واکنش آنیلین و فرمالدئید می باشد ، این واکنش با استفاده از اسید کلریدریک به عنوان کاتالیزور پیش می رود و محصولات حاصل از این واکنش مخلوطی از پیش سازهای دی آمین و همچنین پلی آمین های مربوطه هستند.

سپس ، این دی آمین ها با فسژن تحت واکنش قرار می گیرند و مخلوطی از ایزوسیانات ها را تشکیل می دهند ، نسبت ایزومرها با ترکیب ایزومری دی آمین تعیین می شود. دو مکانیسم واکنش متفاوت برای این تبدیل ایزومرها به یکدیگر وجود دارد ، یعنی مکانسیمی که در آن "ابتدا فسژناسیون رخ می دهد" و مکانیسمی که در آن "فسژناسیون به صورت مرحله ای" رخ می دهد.

تقطیر مخلوط حاصل سبب به دست آمدن مخلوطی از پلی ایزوسیانات های الیگومری معروف به MDI پلیمری و مخلوطی از ایزومرهای MDI که دارای محتوای کمی از ایزومر 2.4 هست می شود. تصفیه بیشتر مستلزم تجزیه مخلوط ایزومرهای MDI است.

    5-تحقیقات جدید

        بسیاری از تحقیقاتی که بر روی این ماده صورت می گیرد مربوط به قسمت ایمنی آن است تا با فهم بهتر تاثیرات این ماده بر روی بدن انسان به راه حل هایی جهت سم زدایی و روش های جلوگیری از آسیب رسیدن به بافت های بدن توسط این ترکیب بشود. یکی از این مطالعات "ارزيابي اثر 4، 4- متيلن‌ دي ‌فنيل دي ‌ايزوسيانات در كارگران فوم‌ سازي شركت خودروسازي" می باشد که در مجله علمي دانشگاه علوم پزشکي قزوين به چاپ رسیده است و یا مطالعه ی دیگری که به " ارزيابي غلظت متيلن دي فنيل دي ايزوسيانات در هواي محيط كار صنايع پلي اورتان ايران" اشاره کرد که در مجـلــــــه دانـشـــــگاه عـلـــــــوم پـزشـكــــــي مــازنــــــدران به چاپ رسیده است. علت مطالعاتی این چنینی آن است که یکی از کاربردهای این ماده همانطور که در بالا اشاره شد در ساخت پلی اورتان ها و فوم های سخت می باشد که مصارفی همچون استفاده در صندلی ها و قطعات داخلی خودرو ها دارد.

    6-شرایط نگهداری

        ظروف حاوی این ترکیب را نباید در نزدیکی مواد نوکلئوفیل مانند آب, مواد آمینی و مواد الکلی قرار داد, زیرا که به شدت واکنش داده و سبب انفجار می شود. از همین رو ظروف نگهداری این مواد به هیچ وجه نبایستی در معرض رطوبت هوا قرار بگیرند زیرا با مولکول های آب موجود در هوا واکنش داده و تخریب می شوند, در نتیجه بایستی درب ظروف حاوی این ماده به خوبی مهر و موم کرد و بعد از باز کردن درب آن تا جای ممکن به سرعت مورد استفاده قرار گیرد.
در کنار این موارد وجود منبع گرما و شعله در نزدیکی این ماده سبب افزایش بیش از حد واکنش پذیری آن و در نتیجه انفجار می شود.

7-ایمنی

    MDI از کم خطر ترین ایزوسیانات های موجود می باشد ، اما کاملا بی خطر نیست.  فشار بخار بسیار پایین آن در مقایسه با سایر ایزوسیانات های رایج مانند TDI  و HDI  خطرات آن را در حین کار کاهش می دهد. با این حال ، مانند دیگر ایزوسیانات ها ، یک ماده حساسیت زا و تحریک کننده است. افرادی که به ایزوسیانات ها حساسیت نشان می دهند ممکن است واکنش های خطرناکی در مواجهه بسیار کم با این ماده از خود نشان دهند  مانند نارسایی تنفسی و ... . در مقایسه با سایر سیانات های آلی ، MDI سمیت نسبتاً کمی برای انسان دارد. این ماده به طور بالقوه واکنش شدیدی نسبت به آب و دیگر نوکلئوفیل ها از خود نشان می دهد.