Isocyanates organiques importants : MDI liquéfié

Le MDI pur est solide à température ambiante, ce qui le rend peu pratique à utiliser. Pendant le stockage, le 4,4-MDI a tendance à former des dimères, conduisant à une mauvaise stabilité au stockage. Par conséquent, il doit être chauffé pour fondre dans un liquide avant utilisation. Un chauffage répété peut affecter la qualité du MDI et compliquer les opérations. En conséquence, les mousses de polyuréthane n’utilisent généralement pas directement le MDI. Le MDI liquide, développé dans les années 1970, est une forme modifiée de MDI qui surmonte ces inconvénients. Il peut être utilisé pour fabriquer des produits moulés à peau intégrale en polyuréthane avec des exigences de performances particulières, améliorant des propriétés telles que la résistance aux flammes. Dans la production de mousse, le MDI est généralement utilisé après avoir été liquéfié ou prépolymérisé.

En plus de rendre le MDI liquide en augmentant la proportion de 2,4'-MDI pendant la production, il peut également être mélangé avec du TDI, du MDI brut, etc., pour créer des mélanges avec une teneur plus élevée en MDI. Certains fabricants d'isocyanates proposent de tels mélanges d'isocyanates.

La technologie de liquéfaction du MDI la plus couramment utilisée consiste à introduire des groupes carbamate ou carbodiimide dans le 4,4'-MDI, largement disponible industriellement, pour obtenir des modifications liquides du MDI. Selon la méthode de modification, différents types de MDI liquide sont produits. Plus précisément, il existe quatre types:

1. MDI modifié au carbamate avec une fonctionnalité de 2,0 ;

2. MDI modifié au carbodiimide avec une fonctionnalité de 2,0 ;

3. MDI modifié au diazabutène-imide avec une fonctionnalité de 2,2 ;

4. MDI modifié au carbamate et au diazabutène-imide avec une fonctionnalité de 2.1.

(1) MDI modifié au carbamate

Mélanger du MDI avec une petite quantité de diol peut produire du MDI modifié au carbamate. Par exemple, en faisant réagir du MDI avec du polyéther diol de poids moléculaire 600 dans un rapport molaire NCO/OH de 10:1, en chauffant à 50-60℃ et en agitant pendant 5 heures, le mélange se liquéfie.

(2) MDI modifié au carbodiimide

La modification du carbodiimide est une méthode cruciale pour liquéfier le MDI afin d’obtenir un MDI liquide facile à utiliser et stable au stockage. Généralement, en présence de traces de catalyseurs de phosphine organique (par exemple, le phosphate de triéthyle), le MDI pur est chauffé à une certaine température, provoquant une modification de sa structure et la formation d'un mélange liquide contenant des groupes carbodiimide (-N==C==N- ). Un catalyseur de phosphine organique typique est l'oxyde de 1-phényl-3-méthyl-1-phosphine. Après la réaction, le catalyseur oxyde de phosphine doit être éliminé du mélange. Des agents désactivants tels que les acides de Lewis, les esters sulfoniques et les halogénures de phosphore peuvent être utilisés pour désactiver le catalyseur. Pendant le refroidissement et le stockage de la solution MDI modifiée par le carbodiimide, le NCO du MDI s'ajoute au groupe carbodiimide, formant du diazabutène-imide (kétimine) avec une fonctionnalité triisocyanate. Ainsi, la fonctionnalité moyenne de ce MDI modifié est généralement de 2,15 à 2,20, avec une teneur en NCO de 28 à 31 %. Il peut être utilisé pour fabriquer de la mousse souple. Pour le MDI modifié au carbodiimide à faible fonctionnalité (fonctionnalité autour de 2 et sans structure kétimine), des substances spécifiques peuvent être ajoutées pour inhiber la réaction d'addition entre le MDI et le carbodiimide.

Exemple : 340 g de diisocyanate de diphénylméthane (point de fusion 37-41℃, contenant 90 % de 4,4'-MDI et 10 % de 2,4'-MDI) sont mélangés avec 5 g de phosphate de triéthyle et chauffés à 200℃. Après 25 minutes d'agitation, le mélange est refroidi à température ambiante (25°C) et laissé pendant 48 heures. La petite quantité de solide est filtrée, ce qui donne un isocyanate liquide clair et transparent. Aucun solide ne précipite même après 8 semaines à 25℃.