間苯二甲二胺(MXDA)是一種性能優異且用途廣泛的環氧樹脂固化劑,也是重要的精細化工中間體,可用于合成聚氨酯、系列環氧樹脂、橡膠助劑、農藥、纖維整理劑、防銹劑、螯合劑、潤滑劑、紙加工劑和電子化學品等,目前國內亟待發展。
20世紀70年代,由于航天工業發展需要室溫低毒固化劑,國內外開始生產間苯二甲二胺。目前世界間苯二甲二胺生產主要集中在美國、日本、西歐等工業發達地區,全球年生產能力約6萬噸,主要生產廠家有美國環球油品化學公司、日本三菱瓦斯公司和昭和電工公司等。
我國研究開發間苯二甲二胺較早,但由于受到原料和合成技術等多種因素制約,發展一直較為緩慢。目前,國內僅有湖南長沙化工研究院和浙江溫州清明化工廠等小規模生產,年產能力約數百噸。由于國內產品規模小,生產成本高,受到進口產品沖擊和下游產品開發不力的影響,裝置處于半停產狀態。而國內產品供應不足,又嚴重制約了我國間苯二甲二胺下游產品的開發與應用。
間苯二甲二胺主要由間苯二甲腈液相催化加氫制備,間苯二甲腈一般由間二甲苯經過氨氧化或間苯二甲酸經酰胺脫水合成。間苯二甲腈催化加氫制備間苯二甲二胺過程,經歷加氫生產亞胺的中間環節,亞胺的反應活性很高,容易與反應中間產物和目的產物發生進一步反應,通過縮合、氨解、交聯等反應生成多種高沸點的副產物,不僅影響反應轉化率、選擇性和收率,而且高沸點副產物在反應溫度下易焦化,吸附在催化劑表面,導致催化劑中毒。而且間苯二甲腈常溫下是固體,反應結束后很難通過精餾等傳統的分離方法對目標產物與原料及副產品進行有效分離,嚴重影響了產品質量。因此,加強高選擇性和活性催化劑的選擇成為間苯二甲腈催化加氫的關鍵。國內外對此進行了大量研究,值得一提的是我國上海石油化工研究院采用新開發的一種催化劑成功解決了上述問題,催化劑可多次使用,產品質量好,為我國開發生產間苯二甲二胺提供了可靠的技術保證。
間苯二甲二胺是具有芳環的脂肪胺,特殊的結構決定其有多種優異的物理和化學性能而被廣泛使用。間苯二甲二胺及其環氫化物可作為環氧樹脂固化劑,與性能優異的亞乙基胺類固化劑一樣得到廣泛應用,特別是常溫固化性能優異,耐熱性、耐水性、耐化學腐蝕性能好,而且能得到透明的表面極為精整的良好固化樹脂,粘度低,操作性能好。
間苯二甲二胺另一主要用途是與二元酸合成聚酰胺,這是一種高性能工程塑料和合成纖維,具有溶點高、機械強度高、玻璃化和熱變形溫度高等特點。纖維化時,硬度強,用于輪胎簾子布時具有優異的粘接性和耐熱性;薄膜化時,可以得到無色透明、強韌堅固的薄膜,且氧透性極小。
間苯二甲二胺可以合成聚氨酯的單體間二甲苯二異氰酸酯,與目前常用的聚氨酯產品二異氰酸甲苯酯和二苯基甲烷二異氰酸酯相比,產品不易泛黃。用于涂料,干燥時間短,可以得到硬度高、穩定性好的漆膜。現在廣泛用于聚氨酯涂料、聚氨酯彈性纖維、合成皮革、聚氨酯橡膠等。
間苯二甲二胺苯環氫化可得到重要的精細化工中間體,這種中間體除作為環氧樹脂固化劑外,主要用于合成二異氰酸酯。二異氰酸酯是重要的脂環類異氰酸酯之一,由于分子中沒有芳環,抗泛黃性極為優異,可用于特殊不泛黃的聚氨酯涂料和膠粘劑等。與性能優異的異佛爾酮二異氰酸酯相比更為優越,廣泛應用于汽車等行業,近年來國際市場需求量呈年均兩位數的高速增長,發展極為迅速。
間苯二甲二胺由于分子中含有兩個伯胺基團,可以進行很多反應,目前已在橡膠交聯劑、農藥、纖維穩定劑、表面活性劑等的合成方面使用。
環氧樹脂是國民經濟不可缺少的精細高分子材料之一。我國近年來環氧樹脂需求量增長很快,由1995年的5萬噸左右增至2000年的12萬噸左右,需要大量各種固化劑。而改性間苯二甲二胺系列化固化劑是環氧樹脂固化劑研究與生產還比較落后,業內人士多次呼吁我國應緊跟國際潮流大力發展改性間苯二甲二胺類固化劑,以促進我國環氧樹脂的精細化、高檔化、多樣化。隨著下游精細化學品不斷開發與生產,間苯二甲二胺國內外市場需求將呈現快速增長態勢,尤其是國內市場發展潛力巨大,前景光明。
鑒于間苯二甲二胺廣闊的發展前景,目前國內僅有數百噸的年產能力,遠遠不能滿足國內日益增長的需求。建議國內有原料優勢或環氧樹脂的生產企業,優化資源配置,與國內科研機構聯手對現有技術進行不斷完善,建設規模化間苯二甲二胺生產裝置,并配套生產改性環氧樹脂固化劑和其它精細化工產品,促進我國環氧樹脂和聚氨酯工業發展。