异氰酸酯及其在人造板生产上的应用

      聚氨酯是人类合成的最重要的高分子材料之一，聚氨酯材料有两大主要原料：异氰酸酯和多元醇(还有各类助剂)。多元醇有两大种类：聚醚多元醇和聚酯多元醇。异氰酸酯的种类很多，其中以前用量最多的TDI(甲苯二异氰酸酯)已逐渐被毒性较低和用途更广的MDI(亚甲基二苯基二异氰酸酯)所取代。在各类型的异氰酸酯中，只有MDI使用甲醛做原料。人造板生产上使用的异氰酸酯也只是MDI。

      通常所说的MDI，其实有纯MDI和聚合MDI之分，纯MDI即亚甲基二苯基二异氰酸酯(也即二苯基甲烷二异氰酸酯)，且又有4，4’一MDI和2，4’一MDI之分。市场上销量较大的纯MDI是4，4’一MDI，其中4，4’一MDI含量>99％，也有混合的纯MDI，一般是4，4’一MDI和2，4’一MDI各占50％左右，也司根据用户要求调节两者含量的百分比。

      聚合MDI是一系列复杂异氰酸酯的混合物的统称，学名为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。由组份含量可调变的亚甲基二苯基二异氰酯酯、二亚甲基三苯基三异氰酸酯、三亚甲基四苯基四异氰酸酯等同系物组成，而且每个同系物又有多种同分异构体。随着生产工艺和调配工艺的变动，各成分含量的变化使得聚合MDI的产品性能变化很大。

      工业生产的MDI合成工艺目前均为光气化法，基本合成路线是以苯胺和甲醛为原料，在催化剂盐酸存在下进行复杂缩合反应，形成亚甲基二苯基二胺(MDA)和多亚甲基多苯基多胺的混合物，然后在氯苯溶液中与光气发生复杂反应，在脱除溶剂后获得粗MDI，再经过分离过程得到众多牌号的纯MDI和聚合MDI，有不少牌号的MDI产品还要通过改性后才能得到，称改性·MDI(别名液化MDI)。这种方法称联产方式，工业化生产主要采用该方法。也可以直接生产聚合MDI(粗MDI)，生产工艺与联产方法相同，只是要控制苯胺和甲醛的投料摩尔比，合成多胺化合物时，二胺的含量控制在50％左右，而联产方法要求二胺的含量必须为

      MDI的合成反应过程相当复杂，而且对工艺条件的控制十分苛刻。在合成过程中，有剧毒气体——光气(碳酰氯)参与反应，整个生产过程对安全性的确保非常严格，反应过程中有大量有毒废液、废气和废渣要进行多工序多单元操作，完成处理后才能排放。目前世界上只有西欧、北美、日本和中国等少数国家的几家大公司各自拥有独立技术自主知识产权。非光气化法的MDI合成路线有多条，但要实现工业化生产似乎尚有不少困难有待克服。

      通过文献资料的搜索和介绍，用于人造板工业的是聚合MDI和改性MDI作胶粘剂使用。国内主要用于单板层积材、指接材、MDF和PVC薄膜贴面和麦秸刨花板。由于异氰胺酸基具有很强的反应活性，尤其适用于低自由能表面的胶合，如麦秸片的外表面、竹青的外表面、PVC薄膜(饰面)等，而且胶合后的耐沸水煮、耐老化性能优良。这也间接证明了异氰酸基确实与被胶合物的表面分子发生反应形成新的化学键。正因为如此，理论上讲，MDl只要形成单分子层即能完成胶合作用，所以，MDI的用量可以大幅度降低(与脲醛树脂相比)，但施胶(涂胶)一定要均匀。MDI的另一特点是：双组分的MDI可以在常温下完成胶合，适用于尺度较大的人造板结构件的胶合；而单组分的MDI为了加快它的反应速度，则必须进行热压实现胶合。
异氰酸酯有刺激性，对眼和呼吸器官的黏膜刺激强烈，对皮肤也有轻度刺激。以异氰酸酯作为聚氨酯树脂原料时，历史上曾出现许多事故。当人们了解到它的毒性并进行详细研究后才有了较为完整的认识，毒性较强的异氰酸酯种类在工业上早已不用了。

      纯MDI在常温下是固体，聚合MDI和改性MDI在常温下是液体，蒸气压较低，且三者的毒性依次递减。在呼吸吸人和皮肤吸收方面毒性都较低，毒害性小。但毕竟是异氰酸酯系化合物，总存在一定的毒性，仍可能导致中度眼睛刺激和轻微皮肤刺激。但必须注意的是，当物料加热至40℃以上时，或工作环境通风不良时，将会增加其蒸气毒害性。如采用雾化施胶，工艺的作业场所也会增加毒害性，因此作业人员穿戴防护用品是必要的，一旦溅入眼中，立即用清水冲洗，沾到皮肤时，立刻用肥皂水洗涤。

      以异氰酸酯为胶黏剂的人造板的环境毒理学问题摘编者目前尚未见负面报道，敬祈有识者指正。

(中国木材网 责任编辑：徐晓)