Propileno carbonato Cas 108-32-7

Carbonato de propilenoé um líquido incolor, inodoro e inflamável com a fórmula molecular C4H6O3, CAS C4H6O3. Pode ser miscível com éter, acetona, benzeno, clorofórmio, acetato de vinil, etc., solúvel em água e tetracloreto de carbono, possui forte capacidade de absorção de dióxido de carbono e é estável. Na indústria, é produzido adicionando epicloroidrina e dióxido de carbono sob uma certa pressão e destilação sob pressão reduzida. Pode ser usado como solvente de óleo, solvente giratório, olefina, extrator de hidrocarboneto aromático, absorvente de dióxido de carbono, corante solúvel em água e dispersante de pigmentos. Na indústria eletrônica, ela pode ser usada como um excelente meio para baterias e capacitores de alta energia e, na indústria de polímeros, pode ser usada como solvente e plastificante para polímeros. Plastificantes usados ​​como adesivos e selantes. Também pode ser usado como acelerador de cura para resinas fenólicas e um dispersante para pigmentos e enchimentos adesivos solúveis em água. A indústria química é a principal matéria -prima para sintetizar carbonato de dimetil e também pode ser usada para remover o dióxido de carbono e o sulfeto de hidrogênio de gás natural e gás de rachaduras de petróleo · Além disso, também pode ser usado em campos industriais, como têxteis e impressão e tingimento.

PC A Cinco carbonato cíclico de cinco membros sintetizados pela cicloadição da epicloriidrina e dióxido de carbono, demonstrou um valor extraordinário de aplicação em vários campos, como engenharia química, energia e materiais devido às suas propriedades físicas e químicas únicas.

Aplicações principais da produção industrial

 

(1) Campo de purificação de gás
Absorção de dióxido de carbono:
Vantagens do processo: comparado com o método tradicional de amina álcool, ocarbonato de propilenoO método possui as características da alta carga de absorção (0.
Caso industrial: Henan Junma Chemical 3 0 0000 toneladas/ano A planta mantém um controle estável do conteúdo de CO ₂ em gás purificado abaixo de 0,1%.
Desulfurização de gás natural:
Absorção colaborativa: tem capacidade de absorção seletiva para H ₂ s e CO ₂, adequada para purificação de gás natural de alto enxofre.
Parâmetros técnicos: temperatura de absorção de 40 graus, temperatura de resolução de 120 graus, volume de circulação de 1,5 L/m ³ Gás natural.

 

(2) Aplicação industrial de baterias
Eletrólito de bateria de íons de lítio:
Otimização da fórmula: Adicionando 2 0% PC ao sistema de 1,2 mol/L de LIPF ₆/EC+DEC resultou em uma condutividade de baixa temperatura (-20}) de 0,85 ms/cm para o eletrólito.
Melhoria do desempenho: Após uma certa empresa de bateria de energia adotou essa fórmula, a taxa de retenção de capacidade de baixa temperatura da bateria aumentou de 68% para 82%.
Capacitores de íons de lítio:
Aditivo eletrólito: o sulfito de etileno (ES) trabalha sinergicamente com PC, e um aditivo de 5% ES resulta em uma taxa de retenção de 73,7% da capacidade da taxa de 20C do capacitor.

 

(3) Processamento de material de polímero
Plastificante:
Modificação da resina epóxi: A adição de 8% de PC aumentou a resistência ao cisalhamento de 18 MPa para 24 MPa, e uma certa empresa de lâmina de turbina eólica prolongou a vida útil da fadiga em 30% depois de adotá -la.
Solvente de reação de polimerização:
Síntese de policarbonato: Quando condensado com bisfenol A, o PC atua como um solvente para reduzir a temperatura da reação em 15 graus, e o índice de distribuição de peso molecular do produto diminui de 2,8 para 2,2.

 

(4) Síntese de produtos químicos finos
Produção de carbonato dimetil (DMC):
Processo de troca éster: PC reage com metanol, com uma taxa de conversão de DMC de 92%. A pureza do produto em uma fábrica de 50000 toneladas/ano em um parque industrial químico permanece estável em mais de 99,9%.
Intermediários farmacêuticos:
Síntese de antibióticos de cefalosporina: como meio de reação de acilação, reduz o tempo de reação em 40% e aumenta o rendimento de lotes únicos em 12%.

Aplicações da vida cotidiana

 

(1) Limpeza e degradação
Solventes de baixa toxicidade:
Vantagem VOC: listada na lista de produtos químicos mais seguros da EPA dos EUA, com uma pressão de vapor de 0. 023 mmhg, atendendo aos padrões de isenção de COV.
Caso de aplicação: a substituição do diclorometano pela limpeza de componentes eletrônicos reduz a tensão superficial em 30% e melhora a eficiência da limpeza em 25%.

(2) Cuidados pessoais e cosméticos
Alternativas seguras:
Baixa irritação: Usado como substituto da N-metilpirrolidona em formulações cosméticas, a pontuação do teste de irritação da pele é reduzida em 40%.
Agente de formação de filmes:
Tinta curável de UV: A adição de 10% de PC aumenta a flexibilidade do filme curado em 50%, e o teste de flexão ASTM D522 atinge 300 vezes sem rachaduras.

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(4) Materiais de construção de casas
Adesivo de madeira:
Resina fenólica Substituição: Resina de Urea formaldeído modificada por PC, com uma força de ligação de 2,5 MPa e uma redução de 60% nas emissões de formaldeído.
Agente de tratamento de superfície:
Oxidação do perfil de alumínio: A adição de 3% do PC melhora a uniformidade da espessura do filme de óxido em 25% e estende o tempo de teste de pulverização de sal de 120 horas a 180 horas.

Pesquisa científica e exploração de ponta

 

(1) Utilização de recursos de CO2
Tecnologia de fixação química:
Catalytic synthesis of PC: Titanate nanotube (TNT) catalyst, PO conversion rate>99,9%, seletividade de PC 100%.
Estudo do mecanismo: a catálise sinérgica dos locais de hidroxila e ácido Lewis na superfície da TNT reduz a barreira de energia de abertura do anel de PO.
(2) novos materiais de energia
Eletrólito sólido:
Eletrólito de polímero: sistema de mistura de PC e PEO, com uma condutividade iônica de 1,2 × 10 ⁻⁵ s/cm (30 graus), adequada para baterias de lítio de estado sólido.
Bateria de íons de sódio:
Otimização de eletrólitos: Adicionar carbonato de etileno fluorado (FEC) ao eletrólito à base de PC resultou em um número de migração de íons de sódio de 0. 82

 

(3) Processos ecológicos
Sistema catalítico verde:
Catalisador de base biológica: O líquido iônico catalisa a síntese de PC a partir de CO ₂ e epicloriidrina, com uma taxa de conversão de 85%, e pode ser reciclada 10 vezes.
Materiais degradáveis:
Poli (Carbonato de propileno): O PC CO polimerizou com CO ₂, com uma taxa de perda de peso material de 60% (após 3 meses de enterro do solo), atendendo aos padrões de plásticos biodegradáveis.

 

1. Síntese baseada em 1, 2- propanodiol

Como a tecnologia de síntese de 1, 2- propanodiol é relativamente madura, e a qualidade e a saída do produto são relativamente estáveis, existem muitos relatórios sobre a síntese dele usando propileno glicol como a principal matéria -prima.

1) Método do fosgeno de propileno glicol: A primeira preparação industrial foi a reação de síntese de 1, 2- propanodiol e fosgeno.

O fosgeno é uma substância altamente tóxica, causando sérios danos às pessoas e ao meio ambiente; Além disso, é gerado o ácido clorídrico do subproduto, o que não apenas reduz a economia atômica do processo, mas também aumenta o custo do investimento do processo devido à corrosão do ácido clorídrico no equipamento. Portanto, o uso desta lei foi proibido.

2) Método de uréia de propileno glicol

A síntese dela a partir de uréia e 1, 2- propanodiol foi estudada mais na China. Quando o propileno glicol reage com a uréia para sintetizarcarbonato de propileno, o primeiro passo é gerar carbonato de amino, e o segundo passo é desaminar e ciclização do carbonato de amino para gerar o produto alvo, acompanhado pela geração de amônia subproduto. A patente relatada anterior para a preparação dela a partir de uréia e propileno glicol introduziu condições leves de reação e alto rendimento do produto alvo. O catalisador introduzido é a lata orgânica, que tem certa toxicidade.

O uso de catalisador de base sólida pode reduzir a toxicidade do processo. Na presença de álcalis sólidos, como óxido de zinco, a temperatura da reação é de 100 ~ 200 graus, o nitrogênio é introduzido e, após um certo tempo de reação, o rendimento do produto calculado pela uréia pode atingir 99%. Quando o catalisador de óxido de cálcio composto é usado, sob a condição de pressão reduzida, a temperatura é de 150 ~ 160 graus, a conversão da uréia é de 95%~ 98%e a seletividade é de 90%~ 98%. O catalisador pode ser reciclado.

Usando MgO calcinado a partir do carbonato básico de magnésio como catalisador, ele foi sintetizado a partir de uréia e propileno glicol. Após 3 h de reação em 170 graus, o rendimento do PC foi superior a 90%. Os compostos de chumbo e zinco inorgânicos foram usados ​​como catalisadores heterogêneos. O rendimento foi de 98% na uréia em 160 graus por 6 h; O produto da reação e o catalisador são fáceis de separar. Usando o óxido de Fe Zn como catalisador, o rendimento foi de 78% após a reação em 170 graus por 2H. O principal componente ativo do catalisador é o ZnO, que é promovido pela ação conjunta de ZnO e Znfe₂O₄. O custo do produto sintetizado pelo método de uréia de propileno glicol é relativamente baixo e tem certas vantagens nas matérias -primas de processo.

3) Método de dióxido de carbono de propileno glicol

O processo de reação usa dióxido de carbono. O dióxido de carbono é um gás de efeito estufa. À medida que a concentração de dióxido de carbono na superfície da Terra aumentou devido às atividades humanas, é uma idéia sintética verde usar dióxido de carbono como matéria -prima para fixá -lo em produtos químicos, e relatórios práticos foram vistos. Atualmente, embora o dióxido de carbono usado na maioria dos estudos não seja diretamente das emissões, seu pensamento também é considerado verde. O catalisador usado neste método é sal de metal alcalino ou sal de metal da terra alcalina, e a atividade catalítica do carbonato de potássio é alta. No sistema catalítico homogêneo, o rendimento de propileno carbonat pode atingir 12,6%.

Para superar as dificuldades de separação de produtos e reciclagem de catalisador causada por reação catalítica homogênea, o carbonato de potássio foi carregado em carbono ativado para reação catalítica heterogênea. Os resultados mostraram que a seletividade dos produtos foi aprimorada. O acetonitrila do solvente foi utilizado no processo de síntese, que reduziu o grau verde do processo. Os compostos orgânicos de lata, como Bu2SNO ou Bu2SN (OME) 2, também podem catalisar a reação de 1, 2- propanodiol e dióxido de carbono para produzir propileno carbonat em condições supercríticas.

A adição de cosolvente ou a presença de agente desidratante é benéfico para a produção e o rendimento do produto. A água é gerada durante a reação de 1, 2- propanodiol e dióxido de carbono, o que reduz a taxa de utilização do átomo no processo de reação, e o produto será hidrolisado, de modo que o rendimento do produto será inibido pela água. Este é um grande problema a ser resolvido no processo de industrialização.

4) Método de troca de propileno glicol e éster

Pode ser preparado por transesterificação de 1, 2- propanodiol com carbonato de dietil ou carbonato de dimetil.

O rendimento foi de 88% quando o metal alcalino ou o metal da terra alcalina foi usado como catalisador e reagiu em 144 graus sob pressão normal por 12 h. Se a dibutiltina dilaurato e a base forte de rastreamento forem usados ​​como catalisador para a reação de transesterificação, o refluxo de xileno é usado para controlar a temperatura da reação e o etanol, o subproduto, for continuamente fracionado, as etapas de operação podem ser reduzidas. No entanto, as matérias -primas utilizadas neste método são caras e a toxicidade do catalisador de organotina é relativamente alta, por isso não é um processo verde ideal.

2. Síntese baseada em óxido de propileno

A adição de ciclização do óxido de propileno e dióxido de carbono para produzir é uma reação exotérmica e reduzida de volume. Portanto, as condições de baixa temperatura e alta pressão são propícias à reação. Por ser uma reação adicional, a economia atômica do processo pode atingir 100 teoricamente, mas a situação real está relacionada ao sistema catalítico usado.

O sistema catalítico inclui principalmente o sistema catalítico homogêneo e o sistema catalítico heterogêneo. No sistema catalítico homogêneo, o catalisador complexo pode catalisar a reação do óxido de propileno e do dióxido de carbono para produzir. Sua desvantagem é que a concentração do catalisador é relativamente alta e o rendimento da reação é relativamente baixo. O sal de amônio quaternário, sal fosfina quaternário e catalisador de sal de metal alcalino têm alta atividade catalítica para a reação de adição de óxido de propileno com dióxido de carbono, e a taxa de conversão é relativamente alta.

Um catalisador do complexo de íons metálicos homogêneos, nome do código MC -3, catalisa a reação do óxido de propileno com dióxido de carbono sob as condições de temperatura de reação de 135 graus e pressão de 3 MPa, e o rendimento de ele é superior a 94%. Além disso, o catalisador de sal de metal alcalino também pode catalisar a síntese decarbonato de propilenocom a ajuda do éter macrocíclico da coroa. Devido à forte toxicidade do éter da coroa macrocíclica, o valor prático desse método de síntese é reduzido.

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