炭酸ジメチル (DMC)

DMCの概要

 

炭酸ジメチル（略称：DMC)、分子式 CHOは、低毒性で生分解性の緑色の炭酸エステルのファインケミカル中間体です。常温で無色透明の液体で、かすかなエステル様芳香臭があります。その分子構造にはメチル、メトキシ、カルボニル基などの活性官能基が含まれており、メチル化とカルボニル化の両方の反応性を備えています。ホスゲンや硫酸ジメチルなどの毒性の高い原料を代替できます。

DMCは優れた溶解能力を有し、環境に優しい溶媒としてだけでなく、リチウムイオン電池電解液の基幹原料としても機能します。市販の主流製品は、産業グレードとバッテリーグレードの 2 つのグレードに分類されます。 2 つのグレードは、水分、メタノール、金属イオン、塩化物イオンなどの不純物の管理において大きく異なり、任意に置き換えて使用することはできません。

 

中国における主流の工業化ルートは、アルキレンオキシドのエステル交換反応と、それに続くメタノールの酸化的カルボニル化である。従来のホスゲンベースのプロセスは、毒性が高いため、ほとんど段階的に廃止されました。

アルキレンオキシドのエステル交換プロセス

プロピレンカーボネート（PC）またはエチレンカーボネート（EC）は、まずプロピレンオキシド（PO）/エチレンオキシド（EO）とCOから合成されます。その後、メタノールでエステル交換反応を起こし、プロピレングリコールまたはエチレングリコールが副生成物としてDMCを生成します。反応蒸留カップリングプロセスを採用してメタノールと DMC の共沸混合物を破壊し、生成物を効率的に分離します。このルートにより、高純度の製品の調製が容易になります。これは電池グレードの DMC の主要な製造プロセスであり、十分な原料供給が特徴であり、大規模な連続生産に適しています。

メタノール酸化的カルボニル化プロセス

DMC は、特殊な触媒システムを使用してメタノール、一酸化炭素、酸素から直接合成されます。水を唯一の副産物として使用することで、有利な原子経済性を実現します。それにもかかわらず、機器の腐食と触媒の安定性の制御に関して課題が存在します。中国では、このプロセスは主に工業グレードの DMC 製造に適用されます。

グレードの違いは主に微量不純物の管理精度です。バッテリーグレードの DMC は、金属イオンと極性残留不純物に対して非常に厳しい要件を課します。工業用グレードまたは精製された工業用グレードの DMC を決してグレードダウンして、リチウムイオン電池電解質製造の代わりに使用してはなりません。

上流の原材料

DMC の主要な上流原料には、メタノール、プロピレンオキシド / エチレンオキシド、二酸化炭素、およびさまざまな触媒助剤が含まれます。メタノールとアルキレンオキシドの市場価格は、DMC の製造コストの主な決定要因です。

ダウンストリームアプリケーション

リチウムイオン電池電解液産業: 粘度が低く、低温性能に優れている DMC は、民生用バッテリー、動力用バッテリー、エネルギー貯蔵バッテリーの電解質の重要な溶媒として機能します。 EC、EMC、DECとともに配合され、リチウム塩を溶解し、リチウムイオン伝導を確保するため、新エネルギー産業チェーンに不可欠な基礎素材となっています。

グリーン合成中間体: 医薬品、殺虫剤、ポリカーボネートポリマーの合成において、毒性の高いホスゲンや硫酸ジメチルに代わるメチル化およびカルボニル化試薬として適用されます。

環境に優しい工業用溶剤: アセトン、MEK、トルエンを部分的に代替し、システムの毒性と VOC 排出量を低減するために、高固形分含有量のコーティングおよび接着剤に使用されます。

その他の分野: 抽出剤、洗浄剤、燃料酸素添加剤 (研究段階のみ)、特殊な有機合成反応媒体。

DMC は引火点が低く、可燃性が高くなります。その蒸気は空気より重く、地面に沿って広がり、遠くの発火源から発火する可能性があります。クラス 3 引火性液体危険化学物質として分類されており、危険化学物質の規制に従って厳密に取り扱い、保管、輸送する必要があります。

ストレージ要件: 涼しく換気の良い専用の防爆危険化学品倉庫に保管してください。倉庫の温度を30度以下に保ちます。静電気防止アースを施して容器を完全に密閉した状態に保ちます。別々のゾーンに保管します。強力な酸化剤や強酸と一緒に保管しないでください。

防火・防爆: 蒸気は空気と爆発性混合物を形成する可能性があります。倉庫エリア内のすべての裸火と静電気の火花を排除してください。防爆型の電気機器を導入します。可燃性ガス検知器と乾燥粉末/耐アルコール泡消火装置を装備します。

運用上の保護: 蒸気は目や呼吸器粘膜を刺激します。液体が皮膚に接触すると、脱脂刺激を引き起こします。操作中は有機蒸気マスク、安全メガネ、耐溶剤性手袋を着用してください。作業区域では強制換気を実施してください。

輸送管理: UN 1161 クラス 3 可燃性危険液体として輸送。密封された亜鉛メッキ鋼ドラム、IBC 中間バルク コンテナ、または ISO TANK コンテナで出荷します。直射日光、高温、漏れを避けてください。酸化剤や食品関連商品と一緒に輸送しないでください。

Q: DMC とプロピレンカーボネート (PC) はどのように選択して区別するのですか?

A: どちらも炭酸エステルに属します。それらの主な違いは、粘度、誘電率、低温性能、および電気化学的適合性にあります。 DMC は粘度が低く、低温流動性に優れているため、電解質の希釈溶媒として適しています。しかし、その誘電率は比較的低く、単独で使用するとリチウム塩を完全に溶解することができません。 PC は高い誘電率と強力な溶解能力を持っていますが、グラファイト陽極に溶媒が共挿入されやすい傾向があります。通常、市販の液体リチウムイオン電池の主溶媒としては採用されません（特別な高濃度配合物の下では少量が添加される場合があります）。 PCは主に高電圧コンデンサーやコーティング溶剤に使用されます。リチウムイオン電池の電解質システムは通常、複数の炭酸塩の混合物です。 1 対 1 の直接置換は許可されません。

Q: 工業グレード、精製工業グレード、バッテリーグレードの DMC の中からどのように選択すればよいですか?

A: 3 つのグレードは同一の分子化学構造を共有しています。これらの主要な特徴は、水、メタノール、塩化物イオン、金属イオンなどの微量不純物の制御精度にあり、アプリケーション シナリオ全体で相互に置き換えることはできません。工業用グレードの DMC は、認定された塩基性不純物を使用してコスト効率の高いパフォーマンスを提供し、コーティング、接着剤、および一般的な有機合成に適しています。精製された工業グレードの DMC は、ハイエンドのコーティングや一般的なファインケミカル反応向けに、水と軽成分の不純物を厳密に制御することが特徴です。バッテリーグレードの DMC は、精留と吸着によって高度に精製され、水、塩化物イオン、金属イオンが ppm または ppb レベルまで制御され、リチウムイオンバッテリー電解質の製造のみを目的としています。リチウム電池の製造においては、工業用グレードまたは精製工業用グレードの DMC によるダウングレード代替品は固く禁止されています。

Q: 中国の DMC 産業の産業上の利点は何ですか?

A: 中国は、卓越した産業上の強みを備えた世界最大の DMC の生産国および消費国です。メタノールとプロピレンオキシドの十分な国内供給に支えられ、中国は成熟したエステル交換および酸化的カルボニル化プロセスを有しており、生産能力において世界をリードしている。バッテリーグレードDMCの国内の高度精製および金属イオン除去技術は、国際的に先進的なレベルに達しています。産業用グレード、精製グレード、バッテリーグレードの DMC を含むフルシリーズ製品は、新エネルギーリチウム電池、ファインケミカル、コーティング業界の市場需要を満たすために大量生産できます。 REACH や GHS などの準拠文書により、完全な輸出サプライ チェーンが利用可能になります。

この文書のパラメータ、プロセス、および工業データは、参照のみを目的として、公的に入手可能な信頼できる情報源から編集されたものです。

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