碳酸二甲酯(DMC)是一种重要的有机合成中间体,具有多种优良性能,在工业生产中有广泛应用,被誉为当今有机合成的 “新基石”。其主要应用领域包括:
代替光气作羰基化剂:可用于合成碳酸衍生物,如氨基甲酸酯类农药、聚碳酸酯、异氢酸酯等。其中,聚碳酸酯是 DMC 需求量最大的领域之一。
代替硫酸二甲酯作甲基化剂:DMC 的甲基碳受到氢核攻击时,可生成甲基化产品,且反应收率更高、工艺更简单。主要用于合成有机中间体、医药产品、农药产品等。
低毒溶剂:DMC 具有优良的溶解性能,熔沸点范围窄、表面张力大、粘度低、介质界电常数小,同时具有较高的蒸发温度和较快的蒸发速度。它不仅毒性小,还具有闪点高、蒸汽压低和空气中爆炸下限高等特点,可作为低毒溶剂用于涂料工业和医药行业。
汽油添加剂:DMC 具有高氧含量(分子中氧含量高达 53%)、优良的提高辛烷值作用[(R+M)/2 =105]、无相分离、低毒和快速生物降解性等性质。使用 DMC 可降低汽车尾气中碳氢化合物、一氧化碳和甲醛的排放总量,且克服了常用汽油添加剂易溶于水、污染地下水源的缺点,是替代甲基叔丁基醚(MTBE)的潜力汽油添加剂之一。
在新能源行业的应用:在锂电池中,作为电解液溶剂,起着传导离子的作用,确保正负极之间的电荷得以顺利传递,被比喻为新能源汽车的 “血浆”。
在其他行业的应用:在农药合成中可作为溶剂或反应介质,提高反应效率和产物纯度;用作香料和染料的溶剂,有助于其合成和提取;也可作为涂料和塑料的溶剂或增塑剂,改善性能;还能作为橡胶加工的辅助剂,提高橡胶的加工性能和产品品质。在化妆品工业中,可用作稀释剂、溶解剂、保湿剂和防腐剂等。
目前合成碳酸二甲酯主要有酯交换法、甲醇氧化羰基合成法、尿素甲醇解法等。其中,酯交换法工艺成熟,生产安全性高、产品收率高;甲醇氧化羰基合成法是近年来发展的工艺;尿素甲醇解法是成本较低的工艺,但存在一些问题。随着环保要求的提高和技术的发展,未来的研究将集中在提高反应效率、降低成本以及开发新的催化剂和分离技术,以实现 DMC 生产的绿色化和规模化。