Isoforona diisocianat (IPDI) CAS 4098-71-9

Isophorone diisocianate (IPDI), Fórmula química C12H18N2O2, és un diisocianat alicíclic. IPDI és un dels productes de diisocianat més actius en ús comú, amb una reacció estable. Els seus dos grups d’isocianat tenen aproximadament deu activitats de reacció diferents, cosa que propici per a la preparació de diversos prepolímers, i la seva pressió de vapor és baixa, cosa que fa que sigui més segura d’utilitzar i operar. És l’agent de curació del prepolímer d’hidroxil (IE polipropilenglicol) necessari per a l’adhesiu de poliuretà del propulsor compost. S'utilitza àmpliament en plàstics, adhesius, farmacèutics, espècies i altres indústries.

Isophorone diisocianate (IPDI)és un diisocianat alifàtic amb la fórmula molecular C ₁₂ H ₁₈ N ₂ O ₂ i un pes molecular de 222,3. Com a matèria primera principal de la indústria de poliuretà, IPDI ha demostrat un valor insubstituïble en els camps de recobriments, adhesius, elastòmers, materials compostos, etc., a causa de la seva estructura molecular única i un excel·lent rendiment.

Característiques moleculars i mecanisme de reacció de IPDI

 

1.1 Avantatges de l'estructura molecular
L’estructura molecular d’IPDI conté un anell d’isoforona i dos grups d’isocianat (- NCO), entre els quals el NCO primari (- N=C=O) es veu afectat per l’efecte de l’objectiu estèric de l’anell de ciclohexà i el grup metil substituït, cosa que es tradueix en una activitat de reacció inferior; No obstant això, a causa del seu menor obstacle estèric, la reactivitat de Zhong NCO és de 1,3-2,5 vegades la de Bo NCO. Aquesta característica del lloc doble actiu permet un control precís de les cadenes moleculars en la síntesi de polímer, com ara la preparació de poliuretà lineals o ramificats ajustant les condicions de reacció.

1,2 Comparació de l'activitat de reacció
En comparació amb els diisocianats aromàtics com TDI i MDI, IPDI té una activitat de reacció més baixa, una pressió de vapor significativament inferior (0,0013kPa, 25 graus) que MDI (0,003kPa) i una major seguretat operativa.

 

La seva velocitat de reacció amb grups hidroxil és de 4-5 vegades la de l’HDI (hexametilè diisocianat), que pot reduir significativament el cicle de producció. Per exemple, en la preparació dels elastòmers de poliuretà, el sistema IPDI pot completar la curació en dues hores a 60 graus, mentre que el sistema HDI requereix 8 hores.

1.3 Característiques de la reacció d’autoagregació
IPDI es pot autoolimeritzar en dímer de diketona urea alifàtica a 30-50 graus sota protecció de nitrogen, i aquesta reacció es pot accelerar per catalitzadors com la 4-dimetilaminopiridina. Una polimerització addicional dels dímers pot formar isocianats aglomerats multifuncionals, que es poden utilitzar per preparar recobriments d’alta densitat de reticulació amb una reducció del 50% en el temps d’assecat superficial en comparació amb els sistemes tradicionals.

Àrees d'aplicació bàsiques i avenços tecnològics

 

2.1 Materials de poliuretà d’alt rendiment
2.1.1 Recobriment resistent al clima
Els recobriments de poliuretà basats en IPDI tenen una excel·lent resistència a l’envelliment d’UV a causa de l’absència d’estructura de l’anell de benzè a les seves molècules. En el camp de la pintura de reparació d’automòbils, els recobriments preparats per copolimerització d’IPDI i èster acrílic encara mantenen una taxa de retenció de brillantor superior al 90% després de 2000 hores de proves d’envelliment accelerat per Quv, superant amb escreix el 60% dels recobriments basats en TDI. Segons les dades de l’aplicació d’una empresa de vehicles internacionals, els models que utilitzen el recobriment IPDI poden estendre la vida útil del revestiment del cos a 10 anys i reduir els costos de manteniment en un 40%.

2.1.2 Elastòmer resistent al desgast
L’elastòmer de poliuretà preparat per la reacció d’IPDI i Polyether Polyol té una duresa a la costa de fins a 85A, una resistència a la tracció de 50MPa, una resistència a la llàgrima de 120 kN/m i una resistència al desgast tres vegades la de cautxú natural.

 

Al camp de les fulles de l’aerogenerador, els elastòmers basats en IPDI s’utilitzen per a la capa protectora de la vora principal de la fulla, que pot suportar el ciclisme de temperatura de -40 a 80 graus, millorar la resistència a l’erosió de la sorra en un 50%i ampliar la vida útil fins a 20 anys.

2.1.3 Poliuretà aigua
La capa superior de poliuretà aigua amb IPDI com a agent de curació aconsegueix les emissions de VOC<50g/L in the coating of wind turbine blades, which is 80% lower than fluorocarbon coatings. According to actual test data from a certain wind power enterprise, the IPDI water-based coating showed no bubbles after 960 hours of salt spray testing, maintained zero adhesion, and reduced overall cost by 35% compared to fluorocarbon systems.

 

2.2 Materials compostos i adhesius
2.2.1 Adhesiu de propulsors sòlids
L’IPDI, com a agent de curació d’adhesius de poliuretà en propulsors compostos, pot millorar significativament les propietats mecàniques dels materials. Un estudi realitzat per un determinat grup de tecnologia aeroespacial demostra que l’ús del propulsor curat IPDI pot aconseguir una fluctuació de força a la tracció<10% and a fracture elongation retention rate of>85% dins del rang de temperatura de -40 graus a +60 grau, complint els requisits dels avions d'alta precisió.

2.2.2 Adhesiu estructural
L’adhesiu preparat per IPDI i polièster poliol té una resistència a la cisalla de 35MPa i millora la resistència a la temperatura fins a 180 graus en l’enllaç de materials compostos de fibra de carboni. Segons una aplicació d’una determinada empresa de fabricació d’aviació, els components de l’ala que utilitzen l’adhesiu IPDI tenen una vida de fatiga dues vegades la dels sistemes epoxi i una reducció de pes del 15%.

 

2.3 Materials funcionals especials
2.3.1 Resina òptica
La resina òptica preparada per copolimerització de IPDI i hidroxietil metacrilat té un índex de refracció de 1,58, un nombre ABBE de 32 i una transmitància del 92%. Es pot utilitzar per a la fabricació de lents de gamma alta. Les proves de productes d’una determinada empresa òptica demostren que les lents basades en IPDI tenen una millora del 50% de la resistència a l’impacte en comparació amb les lents de PC i són menys propenses al groc.

2.3.2 Materials biomèdics
El poliuretà mèdic elaborat perIsophorone diisocianate (IPDI)i la policaprolactona té biocompatibilitat d’acord amb l’estàndard ISO 10993 i es pot utilitzar per a implants com les vàlvules cardíaques artificials i els stents vasculars. Els experiments amb animals han demostrat que el cicle de degradació dels materials basats en IPDI in vivo es pot controlar en 6-12 mesos i que no hi ha resposta inflamatòria.

Estable a temperatura ambient i pressió, el diisocianat d’isoforona reacciona amb substàncies que contenen hidrogen actiu, com aigua, fenol, alcohol, èter, amina, mercaptà, carbamat, urea, etc.

Reacció amb hidrogen actiu: pot formar urea, èster d'aminoàcids, etc. La reacció de formar urea es pot utilitzar per identificar el grup amino en anàlisi orgànica o titular el contingut d'isocianat amb el grup amino.

L’IPDI pot ser àcid amb compostos carbonil: reacció d’hidrogen per formar isocianat acabat per amida, com IPDI i dimetil malonat: l’isocianat bloquejat es pot preparar per la reacció de l’hidrogen a 40 graus.

Reacció d’autoolimerització: sota protecció de nitrogen i pressió normal de 30-50 graus, es forma dímer de diketona d’urea alifàtica. El catalitzador primari pot ser 4-dimetilaminopiridina, 4-dietilaminopiridina, 4-pirrolidina, 4-piperidopiridina i 4 - (4-metilpiperidinil) piridina. El catalitzador de CO és el compost epoxi, com ara l’òxid de propilè, l’òxid d’etilè, el butà epoxi i el cloropropà epoxi.

El trimer IPDI es forma sota protecció de nitrogen i pressió normal de 50-90 graus. El catalitzador es pot utilitzar com a Polycat 46. A causa de l'efecte de la inducció i el obstacle estèric, la reactivitat de dos NCO de IPDI amb estructura molecular asimètrica és diferent. Quan un - NCO reacciona, l’activitat de reacció de la resta de NCO disminueix. Després de la formació de trimer, cal afegir inhibidors de la polimerització com el metil toluenesulfonat, l’àcid fosfòric, el clorur d’acil, etc. per evitar la polimerització i la curació completes.

Polimerització per formar polímers: IPDI es pot polimeritzar directament amb dietanolamina (DEA) per formar compostos de polímer en un sol pas sense afegir altres reactius auxiliars. A més, com que les activitats hidrogen actives dels grups - NH i - OH en DEA són diferents, els resultats de la reacció formaran polímers hiperbrancats. També pot reaccionar amb poliamida per formar urees substituïdes, que és més ràpida que la reacció amb els poliolls, i el període d’activació és generalment molt curt. Si reacciona amb l’aigua, la hidròlisi del grup funcional NCO produirà CO2 i amina, i l’amina alliberada reaccionarà automàticament amb l’excés d’isocianat per generar urea i enllaç creuat. Aquest tipus de reacció es pot fer en un sistema de components únic, però s’ha d’evitar la humitat durant l’emmagatzematge.

Isophorone diisocianate (IPDI)Els compostos no existeixen a la natura. El primer químic britànic Wurtz el va preparar el primer compost isocianat a través de la doble reacció de descomposició de sulfat alquil i cianat de potassi.

Etiquetes populars: Isophorone Diisocianate (IPDI) CAS 4098-71-9, proveïdors, fabricants, fàbrica, a l'engròs, compra, preu, a granel, a la venda