一、MDI的化学结构

纯MDI（4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，4,4'-Diphenylmethane diisocyanate）是一种重要的芳香族二异氰酸酯，其化学结构如下：

    OCN
     │
     │
    ◯
     │
     │
    CH₂
     │
     │
    ◯
     │
     │
    NCO

分子式：C₁₅H₁₀N₂O₂
分子量：250.26 g/mol
CAS号：101-68-8

结构特点

1. 中心为亚甲基（-CH₂-）桥连的两个苯环

2. 每个苯环的对位（4位）上连接一个异氰酸酯基团（-NCO）

3. 高度对称的分子结构

4. 两个-NCO基团具有高反应活性

二、MDI的物理性质

三、MDI的化学性质

1. 异氰酸酯基团的反应性：

   • 与含活泼氢化合物(如-OH、-NH₂)反应形成氨基甲酸酯或脲键

   • 反应通式：R-NCO + R'-H → R-NH-CO-R'

2. 自聚反应：

   • 可形成二聚体(uretidinedione)或三聚体(isocyanurate)

3. 与水的反应：

   • 生成不稳定的氨基甲酸，随即分解为胺和CO₂

   • R-NCO + H₂O → [R-NH-COOH] → R-NH₂ + CO₂↑

4. 光敏感性：

   • 暴露在紫外线下会逐渐变黄

四、MDI的生产工艺

工业上主要通过以下步骤生产纯MDI：

1. 苯胺与甲醛缩合：
   C₆H₅NH₂ + HCHO → (C₆H₅NH)₂CH₂ + H₂O

2. 光气化反应：
   (C₆H₅NH)₂CH₂ + 2COCl₂ → (OCN-C₆H₄)₂CH₂ + 4HCl

3. 精馏纯化：

   • 去除副产物（如2,4'-MDI、多聚体等）

   • 得到高纯度的4,4'-MDI

五、纯MDI的主要应用领域

1. 聚氨酯弹性体

• 应用：工业滚轮、密封件、鞋底、运动器材

• 优势：高机械强度、耐磨性、耐油性

2. 涂料与粘合剂

• 应用：高性能涂料、汽车内饰粘合剂、木工胶

• 优势：优异附着力、耐化学性、耐候性

3. 纤维与薄膜

• 应用：氨纶(Spandex)纤维、透气防水膜

• 优势：高弹性、柔软性

4. 微孔弹性体

• 应用：鞋底、汽车座椅、扶手

• 优势：轻质、缓冲性能好

5. 特种材料

• 应用：医用材料、电子封装材料

• 优势：生物相容性、绝缘性

六、MDI的安全与储存

1. 健康危害：

   • 刺激眼睛、皮肤和呼吸系统

   • 可能引起过敏反应

   • 操作时需要防护装备

2. 储存条件：

   • 温度：15-25℃(固态)或40-50℃(液态)

   • 环境：干燥、惰性气体保护(N₂)

   • 避免：水分、热源、氧化剂

3. 稳定性：

   • 在干燥条件下稳定

   • 遇水会缓慢反应释放CO₂

七、MDI与聚合MDI的区别

八、MDI的市场与发展趋势

1. 全球市场：2023年市场规模约80亿美元，年增长率约5-6%

2. 主要生产商：万华化学、巴斯夫、科思创、亨斯迈、陶氏

3. 发展趋势：

   • 绿色环保型MDI衍生物

   • 生物基原料开发

   • 高功能化改性产品

纯MDI作为一种关键化工原料，其独特的化学结构和性能使其在聚氨酯工业中占据不可替代的地位，随着技术进步，其应用领域仍在不断扩展。