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分子蒸餾技術(shù)是一種重要的新型化工分離技術(shù)，它的開發(fā)對現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，尤其是對綠色精細化工的發(fā)展具有舉足輕重的作用。北京化工大學(xué)與上海華生化工有限公司、北京新特科技發(fā)展公司共同開發(fā)的涂料用環(huán)境友好型聚氨酯固化劑的成功問世就是該技術(shù)在綠色涂料工業(yè)應(yīng)用中的一個范例。
以甲苯二異氰酸酯（TDI）為原料生產(chǎn)的聚氨酯固化劑以其優(yōu)異的性能，在聚氨酯涂料中得到廣泛的應(yīng)用。但由于生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備能力等因素的制約，在我國長期存在著一個無法解決的問題，即固化劑中游離TDI含量過高。這一難題幾十年來一直困擾著我國涂料行業(yè)的科技人員。
由于游離TDI含量過高，在涂料施工時極大地影響著施工人員的身體健康，有不少油漆工因身體情況，不得不提前離開工作，甚至還有更嚴重的情況發(fā)生。近年來，隨著人們生活水平的不斷改善，對居室的裝修越來越趨于高檔豪華。裝修過程中需用大量涂料，其中聚氨酯涂料得到廣泛應(yīng)用。而聚氨酯涂料中含有有毒溶劑，特別是異氰酸酯單體毒性很大。異氰酸酯（R－N＝C＝O）因具有兩個雙鍵，對人體的最大危害是它的蒸汽非?；顫姡瑯O易與其他含活潑氫原子的化合物反應(yīng)，如其蒸汽進入眼睛與眼睛中的水反應(yīng)生成胺，會刺激眼黏膜、催淚；吸入呼吸系統(tǒng)，能引起干咳、哮喘或頭痛。因此，世界衛(wèi)生組織嚴格規(guī)定異氰酸酯聚合物中游離單體含量必須控制在0．5％以下。此外，在涂膜的固化過程中游離TDI隨溶劑揮發(fā)，不僅對環(huán)境造成了嚴重污染，而且也造成了對資源的浪費。
如果以我國每年使用固化劑15萬噸計算，假設(shè)固化劑中游離TDI含2％，每年就約有3000噸的TDI揮發(fā)至空氣中。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝所得到的固化劑，游離TDI的含量還不止2％。據(jù)有關(guān)方面的資料顯示，在GB18581《室內(nèi)裝飾裝修材料、溶劑型木器涂料中有害物質(zhì)限量》標準實施前，傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的固化劑中游離TDI最高可達到5％以上。
鑒于固化劑中游離TDI分離的難度非常大，因此，原化工部曾經(jīng)連續(xù)在兩個五年計劃中將此列為涂料行業(yè)的重點攻關(guān)項目。
但由于技術(shù)難度太大，始終沒有獲得突破性進展。為了達標，國內(nèi)不少涂料生產(chǎn)企業(yè)都采用購買進口低游離TDI固化劑，同自產(chǎn)固化劑混合，以降低游離TDI，使達到GB18581規(guī)定的涂料總量中游離TDI含量≤0．7％的指標。即使如此，還遠不能達到固化劑中游離TDI含量≤0．5％的指標。
上海華生化工有限公司，自上世紀80年代后期就開始研究降低固化劑中游離TDI含量的方法。用化學(xué)法降低游離TDI含量，已使TDI加成物中游離TDI含量控制在2％以下。但由于所采用的化學(xué)法存在許多缺陷，且對產(chǎn)品質(zhì)量有較大影響。因此，尋求更好的分離方法解決這一難題，成為技術(shù)關(guān)鍵。
在中國涂料工業(yè)協(xié)會副理事長江磐的支持下，北京化工大學(xué)與上海華生化工有限公司、北京新特科技發(fā)展公司走在了一起，經(jīng)過3年多的聯(lián)合攻關(guān)，終于成功地將分子蒸餾技術(shù)首次在國內(nèi)應(yīng)用于大規(guī)模的高品質(zhì)聚氨酯固化劑的生產(chǎn)中，很好地解決了我國涂料行業(yè)長期未能解決的聚氨酯固化劑中有毒TDI單體脫除難題，為我國涂料工業(yè)綠色化做出了貢獻?，F(xiàn)在，上海華生化工有限公司已將該固化劑應(yīng)用于十幾個涂料產(chǎn)品的配套并得到了用戶的一致好評。
對于涂料工業(yè)中的許多技術(shù)人員來說，分子蒸餾技術(shù)還是一個比較陌生的技術(shù)，但該技術(shù)在涂料工業(yè)中的應(yīng)用的確會大大改進許多的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝。分子蒸餾技術(shù)是迄今為止人類發(fā)現(xiàn)的最溫和的蒸餾分離技術(shù)，它依據(jù)分子運動平均自由程的差別實現(xiàn)物質(zhì)的分離，克服了常規(guī)蒸餾操作溫度高、受熱時間長的缺點，可解決常規(guī)蒸餾無法解決的難題，在涂料工業(yè)上勢必會有非常廣闊的應(yīng)用前景。眾所周知，涂料工業(yè)中許多的合成反應(yīng)，都會生成一些小分子齊聚物并殘留一定量的游離單體。為了保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量，必須要對合成產(chǎn)物進行純化，去除這些小分子齊聚物及游離單體。由于涂料工業(yè)中的許多合成產(chǎn)物熱敏性強，采用傳統(tǒng)蒸餾方法難以達到要求，而采用分子蒸餾技術(shù)則使問題迎刃而解。因此，分子蒸餾技術(shù)在涂料工業(yè)中的應(yīng)用是多方面的。
它的應(yīng)用不僅可以帶來涂料工業(yè)中所用的許多中間原料品質(zhì)的大大提高，如可以用來脫除酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂中的雙酚或從丙烯酸樹脂中脫除小分子物質(zhì)等；而且可以保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量及性能，如從TDI、MDI、HDI等二異氰酸酯的加成物、預(yù)聚物中脫除游離單體使產(chǎn)品達到國際標準；同時還可以帶來合成工藝的改進，使合成工藝在更大范圍內(nèi)優(yōu)化反應(yīng)條件。環(huán)境友好型聚氨酯固化劑的開發(fā)成功不僅為固化劑中異氰酸酯游離單體的脫除創(chuàng)出了一條新路，而且也為涂料行業(yè)相似工藝過程中其它類游離單體的脫除提供了有效方法，經(jīng)濟效益和社會效益將十分顯著。
