異佛爾酮(isophorone)是一種重要的高沸點溶劑,除作為溶劑以外,還用於生產聚氨酯、塗料,20世紀90年代在美國、日本、西歐等國家和地區發展十分迅速,已在塗料工業中得到了廣泛的應用。異佛爾酮主要用於工業塗料配方,異佛爾酮衍生物如異佛爾酮二胺和異佛爾酮二異氰酸酯用於工業板材無溶劑塗料,和用於對光穩定和耐候性好的汽車塗料。
異佛爾酮是丙酮的衍生產品之一,由丙酮在鹼性催化劑和水的存在下,經醇醛縮合反應,然後脫水、環化、脫酮而得。由丙酮合成異佛爾酮方法主要分為兩種,一種是在鹼性溶液中加壓液相縮合法;另一種是採用固體催化劑的多相催化縮合法。國外工業化多採用液相加壓縮合法,該法工藝成熟,但反應器為高壓設備,且內部結構複雜,成本高,廢液中含有大量的氫氧化鉀,反應蒸餾操作不易控制,丙酮轉化率不高等缺點。近年來研究方向為氣―固多相催化縮合法,國內外有許多專利報導。
應用附加價值高
由於異佛爾酮具有較高的沸點、很低的吸溼性、微小的蒸發速度,已成為重要的酮類溶劑,該產品溶解力強,分散性好,流平性好,是高分子材料的良好溶劑,可溶解硝化纖維素、丙烯酸酯樹脂、醇酸樹脂、聚酯、環氧樹脂等。異佛爾酮用途廣泛,除作溶劑外還在其它許多方面應用:
異佛爾酮經加成、加氫、再經光氣化製得異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)。近年來,我國聚氨酯工業發展迅速,主要品種二基甲烷二異氰酸酯(MDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)在國內已大規模工業化生產,而具有特殊性能的異氰酸酯品種,異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)國內已開始研製與開發。由於IPDI是脂環族二異氰酸酯,二個異氰酸基由於連結方式的不同,其反應活性明顯不同,能明顯簡化聚氨酯預聚物的生產過程,對產品質量穩定及降低殘留單體量都有很好的效果,因此賦予了IPDI許多優異的性能。IPDI是生產耐光性、耐候性聚氨酯必要的原料,恰當選擇復配的多元醇,可以製得耐泛黃性好、機械性能和耐化學腐蝕性能優越的聚氨酯樹脂。
目前,IPDI正在逐步取代TDI用來製造塗料,採用IPDI為原料製造的塗料可以避免原來塗料容易變黃等致命缺點,並可以有效地提高塗為的快乾性、耐候性、硬度、耐油性等優點。IPDI作為塗料的原料可廣泛地應用於聚氨酯塗料中。在二組分聚氨酯塗料方面,IPDI用作與三元醇的加成化合物合成三聚異氰酸酯型異氰酸酯,與醇酸樹脂、飽和聚酯、羥基丙烯酸並用,用於大型車輛的塗裝和汽車修補塗料。還能以封端異氰酸酯的形式用作靜電噴塗粉末塗料和溶劑型工業塗料的交聯劑,特別在罐體塗裝和線圈塗裝上使用較為廣泛。異佛爾酮用於特網印刷可有效防止油墨乾燥太快及封網等缺點,使圖案清晰、完整、豐滿。其次,異佛爾酮還可以用作環氧樹脂固化劑等許多方面。
另外,異佛爾酮可製備三甲基己二酸,該品是合成新型增塑劑、潤滑劑、二腈、二胺及二醇的重要中間體。異佛爾酮在美國用作拒鳥劑,用於保護公用的木桿。在除草劑「DCPA」中用作耐寒防凍溶劑,在高緯度地區大量需求。異佛爾酮還用於合成農藥中間體3,5-二甲酚。異佛爾酮用於絲網印刷可有效地防止油墨乾燥太快及封網等缺點,使圖案清晰完整豐滿。異佛爾酮還可用作環氧樹脂固化劑等許多方面。
德固賽公司領銜擴能
目前,國外異佛爾酮的主要生產廠商為:德國德固賽公司(Degussa)、美國羅門哈斯公司(RohmandHass)、陶氏化學公司(Dow)、英國BP公司、日本大賽珞公司。我國目前尚無正式生產廠家,僅上海溶劑廠有小規模試驗性生產,產量很少。
德固賽公司在德國Herne(赫恩)的異佛爾酮新生產線於2007年6月下旬投產,從而該公司實現了異佛爾酮的擴能。德固賽公司通過其在Marl總部的塗料和染料業務部,使該特種化學品集團成為全球異佛爾酮化學品市場的領先者。德固賽公司以商品名稱Vestamin和Vestanat銷售衍生物異佛爾酮二胺和異佛爾酮異氰酸酯。德固賽公司通過擴能,從而在日益增長的市場上佔據了強勁地位。該公司除了在Herne擁有三套一體化異佛爾酮生產裝置外,在美國阿拉巴馬州莫比爾也擁有第4條生產線(能力為5萬噸/年)。前幾年內,德固賽公司在Herne生產地投資了3百多萬歐元,其中新的生產線就佔了2百多萬歐元。
加快規劃建設異佛爾酮裝置
目前國內僅有幾家企業建設小規模的異佛爾酮生產裝置,由於規模小產量可以忽略不計,其合成技術主要是丙酮液相縮合法,具有發展前景的技術路線為丙酮固體催化劑多相催化縮合,國內吉化公司研究院、瀋陽工業大學對其研究較多。作為高沸點溶劑用於硝化纖維素、多種樹脂聚酯生產,從環保和安全角度看優於目前常用的丙酮和甲基異丁基酮,此外在新型聚氨酯IPDI合成前景看好,在醫藥、高性能環氧樹脂固化劑、農藥和聚合物改性劑方面也有一定應用,2006年國內需求量約為6000噸。
異佛爾酮合成所需要的原料丙酮,近年來國內發展迅速,到2007年底將擁有16套異丙苯法的苯酚/丙酮生產裝置,異丙苯總產能將達143萬噸/年。我國丙酮生產能力已達到2006年43.3萬噸/年(產量33.7萬噸),預計2008年生產能力達到68.0萬噸/年(產量48.0萬噸),2010年生產能力將達到約75萬噸。建議計劃籌建或擴建新的丙酮生產企業應積極開發丙酮的衍生產品,尤其是異佛爾酮及其下遊產品,進行深加工,增加產品的附加值。
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