【IPDI——万华化学打通全产业链】
异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），常温为无色或浅黄色液体。分子具有一个环 己烷体系，同时有三个甲基、一个-N=C=O 直接接在环上，一个-N=C=O 接在亚甲基上，三个甲基使 IPDI 与大多数涂料用树脂都可配伍并且与许多 溶剂都有极好的相容性。其工业品大约是 75∶25 顺反异构体的混合物， 这使得 IPDI 聚氨酯不会形成单一规整的结构，致使 IPDI 及其衍生物与其 他树脂有卓越的相容性。
因为 IPDI 结构中无苯环存在，其耐侯性好、不易泛黄、价格适宜、使用年 限较长，与其它异氰酸酯相比，耐热性能更好，反应活性比芳香族异氰酸 酯低，蒸气压也低，毒性相对 HDI 更小。IPDI 可用于制备高档的具有光稳 定性、耐候性和出色机械性能的聚氨酯材料，比如弹性体、水性聚氨酯分 散体、UV 树脂等，还可以自聚合生成多官能团的聚异氰酸酯，用其制备的 涂料表面干燥很快，在汽车修补漆中有极佳的应用，虽然用量比较少，但 是需求量相对比较稳定，市场波动不大。目前 IPDI 及其衍生物全球需求量 约 5.3 万吨，年增长率约为 5-10%。
自 2011 年以来，中国对 IPDI 进口量保持稳步增长，年化增长率 4.6%。 2016 万华烟台年产 1.5 万吨 IPDI 装臵达产，2018 年 11 月宣布扩产至 3 万吨/年，期间科思创和赢创陆续在中国对 IPDI 工厂扩能完成，而出口数 量于 2017 年-2020 年均维持在 14000 吨左右。由于 2021 年上半年科思创 德国工厂发生火灾，IPDI 产能受限，导致 IPDI价格和中国出口量出现较大 涨幅。因此综合来看，在国内供给迅速扩张背景下，IPDI 进口量依旧维持 多年稳定增长，我们认为中国 IPDI 需求受益于中国汽车工业和航空航天产 业的蓬勃发展，以及相关环保政策收紧，需求年均增长率大于全球需求增 长率。
IPDI 供给端呈现垄断格局。IPDI 作为生产技术门槛高的高端异氰酸酯，工 艺复杂，全球生产厂家屈指可数，一度被科思创、赢创、Vencorex 和巴斯 夫四家公司垄断，其中巴斯夫主要以自用为主。
目前主流的 IPDI 制备工艺为光气化法。首先以丙酮为原料缩合反应生成异 佛尔酮（IP）；IP 通过预热之后与 HCN 和碱性催化剂甲醇钠按比例加入反 应器，得到异氟尔酮腈（简称 IPN）；再将 IPN与氨气和氢气在催化剂存在 的情况下反应，得到 3-氨甲基-3，5，5-三甲基环己烷（简称 IPDA）； IPDA 在高温气化后，在氮气保护的情况下与气态光气反应得到 IPDI 单体。
万华化学通过多年自主研发打通了整个 IPDI 产业链，成为全球少数拥有 “IP-IPN-IPDA-IPDI”全产业链核心技术的企业之一，填补了国内该类产 品工业化空白。
丙酮制备异佛尔酮（IP）：丙酮缩合制备异佛尔酮的方法可分为两种：一种 是在碱性溶液中加压液相缩合法；另一种是气态丙酮在固体催化剂表面上 的气相催化缩合法。目前，液相法工艺制备异佛尔酮是目前国际上主流的 液化方法。万华化学通过改良液相法，采用两步催化反应，首先将丙酮与 弱酸弱碱性催化剂发生反应生成少量芳香族化合物，生成稳定活性组分； 再将反应产物在强碱性催化剂条件进行第二步反应生成异氟尔酮，从而降 低了丙酮深度缩合生成高聚物，提高了丙酮缩合反应的转化率以及丙酮缩 合生成异佛尔酮的选择性。
异佛尔酮制备异佛尔酮氰（IPN）：异佛尔酮腈一般通过异佛尔酮(IP)与氢 氰酸在碱性催化剂条件下加成反应而得，再经中和精馏或结晶得到异佛尔 酮腈纯品。在工业生产上存在液态氢氰酸容易受热汽化，导致原料利用率 低以及副反应的频发，最终导致产品质量和收率不理想。传统连续化反应器为优化此类问题，通常加入过量异佛尔酮溶剂进入反应体系，最后反应 完成后再进行脱除，极大增加了能耗与生产成本。万华化学通过自主设计 IPN 反应器与改进工艺参数，强化了液态氢氰酸与催化剂同异佛尔酮的混 合，改善普通连续化反应器传质和传热效果差，副产多等缺点，极大提高 了产品收率和品质。最终产品进精馏或结晶后纯度可达 99%，并且较传统 方案可减少 80%以上的溶剂使用，大幅降低原料成本与能量消耗。
异佛尔酮氰制备异佛尔酮二胺（IPDA）：在工业规模上，IPDA 是通过 IPN 与氨反应形成 3-氰基-3，5，5-三甲基环己基亚胺(异佛尔酮腈亚胺，简称 IPNI)，IPNI 随后与氢气在氨的存在下以催化方式进行还原胺化反应制得的。 氨基氰（IPAN）是 IPDA 制备过程的中间产物，其沸点为 255℃，而 IPDA 顺式体沸点为 253℃，反式体沸点为 250℃，由于它们沸点相近，因此无 法通过常规的手段实现氨基腈与 IPDA 的分离，导致产品纯度降低。万华 化学通过调整调工艺参数，并在反应不同阶段分别引入碱性化合物/酸性化 合物作为助剂，极大降低了氨基氰加氢反应的停留时间，最终产物中氨基 腈含量低于 0.1wt％，甚至可低于 0.05wt％。相较于传统生产工艺，加氢 催化剂用量可减少 50~70wt％，做到提升产品品质同时降低生产成本。
异佛尔酮二胺制备异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）：将 IPDA 加热气化与光气 进行反应，一步制得 IPDI。反应后的混合气体冷却后，产品 IPDI溶解在冷 凝的惰性溶剂中,与过量光气和氯化氢及惰性气体分开之后,IPDI 与溶剂进 行精馏分离；尾气中光气经活性碳吸附或通过冷凝后被惰性溶剂吸收,氯化 氢经过光气分离后可循环回收氯气以制备光气。IPDA 的气化效果对于最终 产物品质有着显著影响，若气化不完全，在胺气流中存在未气化液滴会在 高温下与光气产生系列副反应，造成产物中重组分杂质增多，收率下降， 同时堵塞反应器，缩短装臵运行周期。现有加热方法存在压力损失过大， 加热不均匀导致副反应增多等问题。万华化学通过自主反应设备，有效消 除胺气化后的胺液滴问题，并且保证胺气流中各个位臵温度均一，压力损 失小，极大提升后续光气化反应效果；同时借助全产业链优势，万华化学 可有效把控各个步骤中间体品质，降低生产过程中夹带的烯烃及甲胺类杂 质，从源头解决 IPDI单体出现水解氯含量偏高及颜色偏高等质量问题。
除了制备 IPDI 之外，IPDA 作为固化剂，可有效延长光伏封装材料使用寿 命。太阳能电池的封装材料主要采用环氧树脂进行薄膜灌封，但环氧树脂 材料长期暴露在太阳光下，易变黄、发生老化，从而影响太阳能电池的光 电转化效率。为了解决环氧树脂的老化问题，通常在环氧树脂中加入光稳 定剂和抗氧剂。已有实验证明通过在配方中添加异佛尔酮二胺（IPDA）固 化剂，可提高环氧树脂透光性、抗紫外光老化性和耐热性，不但毒性低， 无刺激性，而且工艺流程简单，成本低。