绿色基础化工原料碳酸二甲酯的主要用途

麻永强

摘 要：DMC分子含有多种有机反应，由于它的低毒性、良好的溶解性、高含氧量，使其可以作为重要的化工原料、绿色有机溶剂和高辛烷值油品添加剂，并可替代某些剧毒的化工原料，从而进行绿色工艺生产。

关键词：DMC；化工原料；碳酸二甲酯；MTBE；化学原料

1 碳酸二甲酯化学成分以及分子结构

碳酸二甲酯其分子中含有甲基、羰基和甲酯基三种官能团，能与多种醇、酚、胺、酯以及氨基醇进行一系列的反应，其英文（dimethylcarbonale简称DMC），结构式CH3O-CO-OCH3。在农药、医药、工程塑料、染料、电子化学品、食品添加剂等有着广泛的用途。

DMC的分子结构中只有C-H和C-O键，不含易生成颗粒的C-C键，所以如果燃烧，DMC本身不生成炭烟粒子。DMC含氧量达53.3%，可使喷雾芯区因缺氧而生成的微粒量大幅度下降，从而可使NOx和炭烟的排放得以降低。

DMC就目前来看，是一种环境友好的绿色化学品，甲醇相氧化羰基合成碳酸二甲酯是热力学上工艺成熟的且原料廉价的物质，符合21世纪绿色化学理念地工艺合成路线。

2 DMC可作为有毒原料的代替品

DMC的毒性很低。1992年，欧洲有关组织将它列为无毒化学品。根据绿色化学的观点，要从原料开始采用无毒或者低毒的原料，生产过程中，尽量采用不产生污染物的生产工艺。DMC作为某些剧毒产品的代替品，已经有越来越多的人注意到它。

2.1 代替硫酸二甲酯（DMS）作甲基化剂

常用的甲基化剂有硫酸二甲酯（DMS）和氯化烷（CH3CL）。CH3CL为低毒有机物，而DMS属于高毒类物质。DMS具有毒性和腐蚀性，为了避免生产过程中的危险，腐蚀设备及环境污染，使用DMC比DMS反应率更高，工艺更简单。

DMC的化学反应囊括了光气和DMS在化工用途中的绝大部分反应。按照实际反应过程中DMC的有效碳基化数和甲基化数分别是光气和DMS的2.2倍、1，7倍。假设未来几年光气和DMS需求量的30%被DMC取代，仅此一项就需要DMC30万吨/年以上。

2.2 代替光气作羰基化剂

光气虽然反应活性较高，但是它的剧毒和高腐蚀对环境有着巨大压力，因此逐渐被淘汰，DMC具有类似的亲核反应中心，DMC的羰基受到亲核攻击时，酰基-氧键断裂，形成羰基化合物，副产物为甲醇，因此DMC代替光气后，由于DMC无毒、无腐蚀，降低了设备制造、操作管理及废物处理等方面的技术要求。更重要的是，能较容易地制作高品质产品。

3 DMC作为绿色溶剂

DMC具有优良的溶解性能，不仅是因为它和其他溶剂的相溶性好，还具有较高的蒸发温度及蒸发速度快的特点。DMC不仅毒性小，还具有闪点髙、蒸汽压低和空气中爆炸下限高、易于汽化、脱脂能力高等特点，是具有清洁性和安全性的绿色溶剂。

3.1 DMS是大气臭氧层有破坏作用是我清洁剂的替代产品

氟氯化碳简称CFC，俗称氟利昂，是破坏臭氧层的始作俑者，氟利昂是本世纪20年代合成的化学性质，其不具有可燃性和毒性，被当做制冷剂、发泡剂和清洁剂。被应用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。当今社会中，氟利昂等物质应用非常广泛，要想全面淘汰氟利昂，必须要找到氟利昂的替代物质和替代技术。DMC可以代替CFC应用于半导体工业使用的清洁剂。

3.2 作为汽油以及柴油添加剂的考察

由于DMC含氧量较高、蒸汽压低、可溶性好，而且是无毒无害的产品，因而是极有前途的汽油添加剂。在DMC中有提高辛烷值地作用，还具有五香份里、低毒和快速生物溶解等性质。当汽油达到与同等含氧量时，达到与甲基叔丁基醚（简称MTBE）相近地调和效果，使得对汽油的饱和度与蒸汽压、冰点、水溶性不相上下。从而，降低了汽车尾气中碳氢化合物、一氧化碳和甲醛的排放量。

为方便人類出行，各大城市设立了公交车，而公交车燃烧是柴油。柴油汽车对环境造成地影响主要是炭烟粒子（冒出黑色烟），排放的有害物质主要以氮氧化物为主（NOx），降低碳氧化物和炭烟粒子排放是我们一直研究的课题。DMC除了含氧量较高、蒸汽压力低、可溶性相对较高意外，还有其它特点：其一、DMC在分子结构中，不易生成颗粒，如果完全燃烧，DMC本身不会生成炭烟粒子，对于环境的污染会大大减小。其二、DMC 具有较高地含氧量，其含氧值达到53.3%，从而使喷雾芯区因为全氧而造成的微粒量大量减少，碳氧化物和炭烟的排放也会降低。

4 DMC是绿色的化工原料

DMC是一种用途较为广泛的化工原料，利用独特性能制造了许多新的衍生物。现如今，人类对地球环境的保护越来越重视，减少或取代高污染化学品的使用一直是许多化学家和化学工程努力的目标。DMC的性能决定了它未来可以全面取代某些高污染剧毒化学品，成为广泛使用的化学原料。碳酸二甲酯与苯酚反应产生的苯甲醚，是一种重要的使用香料。它在医药、香料、染料等行业均有广泛的用途。碳酸二甲酯与胺类物质及酸反应，能够得到不同的季铵盐，在防腐剂、消泡剂和纤维添加剂等方面得到应用。碳酸二甲酯替代光气等有害物质进行羰基化反应，如碳酸二甲酯与苯酚合成碳酸苯甲酯，是生产芳香族聚碳酸酯、异氰酸酯、氨基酸甲酯等的中间体，也可以用来合成农药原料。

5 DMC可以用于涂料

由于国家环保政策和法规逐步强化，溶剂型涂料占年下降速度可能会超过一个百分点。溶剂型涂料占比降低的速度不仅与环保法规有关，还涉及技术、经济有关企业家社会责任心和全社会的环保意识提高等因素。因此溶解性涂料在国家环境阶段占有重要地位。

由于DMC和涂料常用树脂与溶剂有相近的溶解参数，因此可以用DMC和其它溶剂配制混合溶剂，使混合溶剂的溶解参数和树脂溶解参数更接近，溶解性也会更好。从而也更好的达到了环保的效果。

6 结语

碳酸二甲酯被誉为“21世纪绿色化工原料”及“绿色化工产品的基石”。随着社会的发展和进步，人类健康、环境保护意识的增强，碳酸二甲酯在能源、医药、农业、电池等领域备受欢迎，在近十年内引起了国内外化工界的广泛重视，在国际上具有广阔的市场前景。

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