[發明專利]三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑的快速制備方法

無效

• 申請號: 200710168553.8
• 申請日: 2007-11-30
• 公開（公告）號: CN101200453A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 胡珊;鄭輝;嚴春杰;海書杰
• 申請（專利權）人: 浙江三鼎科技有限公司;中國地質大學(武漢)
• 主分類號: C07D251/26
• 分類號: C07D251/26;C09K21/10;C07D251/56;C07D251/32
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明屬于阻燃聚合物材料的制備領域，具體涉及一種三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)阻燃劑的快速制備方法，

背景技術

三聚氰胺氰尿酸鹽(簡稱MCA)是一種應用性能極佳的氮系阻燃劑。無鹵，對環境友好，符合商品化的MCA為無毒、無味、有滑膩感的白色粉末，比重1.5，難溶于水和大多數有機溶劑，20℃及100℃時，水中溶解度分別為0.01g/L和0.025g/L，20℃飽和水溶液的pH值為5-6。堆積密度300-400kg/m³或250-300kg/m³，350℃以下穩定，起始熱分解溫度大于360℃，MCA摩擦系數很小，其摩擦潤滑性優于二硫化鉬，因此該產品最初用作固體潤滑劑，后來逐步作為環氧樹脂、聚氨酯、聚酰胺等聚合物的阻燃劑使用。研究表明，MCA阻燃PA6(尼龍6)的機理包括三方面：MCA在350℃升華吸熱并分解成三聚氰胺及氰尿酸；后者可催化PA6降解為低聚物，并以熔滴形式迅速脫離燃燒區域，從而向環境轉移大量熱量；三嗪環進一步分解釋放出的氨氣等惰性氣體則可稀釋空氣中的氧濃度而有效抑制燃燒。與三聚氰胺相比，三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)對PA6具有更好的阻燃效果，并且與樹脂相容性好，不起霜，熱穩定性高，不粘連模具，對材料性能負面影響小。

目前MCA的制法有三種：

1、尿素法：即在尿素熱解成氰尿酸的同時，加入三聚氰胺進行反應，或將尿素和三聚氰胺一同進行熱熔融，一步反應生成MCA粗品，再經酸煮，水洗、干燥等工序精制得到MCA產品。如特開平6-136181所公布的。該方法原料價廉易得，生產成本較低，但操作環境惡劣，勞保措施要求高，增加了后續處理工作。

2、高溫熔融法：此法系直接將反應原料三聚氰胺和氰尿酸在高溫的條件下(300℃)以上直接熔融反應以生成產率極高的MCA。近期國內外發表專利中，US5493023公布了直接將三聚氰胺和氰尿酸在高溫下(380℃左右)混合反應生成MCA的方法，該法需反應2-4h，產品的純度為99.9％，但該法耗能大，反應周期長。

3、氰尿酸法：此法系將等摩爾的三聚氰胺和氰尿酸置于水中形成懸浮液，在一定溫度下反應數小時，待料漿明顯變黏稠后繼續反應一段時間，再經過濾，干燥、破碎得到成品。母液可回收循環使用。該方法工藝簡單，產品純度高。雖反應速率較快，但反應到一定時間才能接近反應終點。與其相關的專利：特開平7-149739專利中公布以水為溶液制備MCA的方法，在流動型噴射研磨機中進行，工藝復雜；CN1364858公布的在一定量PVA催化作用下于90-100℃反應1-2h，其反應速度和純度均有所提高；CN1515615A專利中公布的分子復合MCA，加入三乙醇胺、雙氰胺等復合劑，聚磷酸胺等增效劑進行制備，可縮短反應時間，反應效率上有一定的提高。

綜上所述，目前制備阻燃劑MCA的幾種方法，都存在著各種問題。尿素法雖操作簡便，一次反應即得產品，但后續工作操作環境惡劣，且對環境污染程序高；高溫熔融法雖在操作環境與對環境排放方面有一定改進，但耗能高，時間長，生產效率不高；氰尿酸法是目前應用最廣的方法，產率高，耗能相對較低，對環境友好；但生產過程中需要消耗大量的水，催化效果有限，產品大多需要后續提純，增加了生產成本和提高了工作量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑的快速制備方法，該方法工藝簡單、生產時間短、效率高，所制備的阻燃劑的純度高。

三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑的快速制備方法，其特征是它包括如下步驟：

1)、在加熱裝置中按摩爾比1-1.05∶1比例投入三聚氰胺和氰尿酸原料，加入三聚氰胺和氰尿酸原料質量0.5-2％的催化劑，加入三聚氰胺和氰尿酸原料質量4-6倍的水，調節pH值至9-10，于80-105℃溫度下攪拌反應，保溫30-50分鐘；所述的催化劑為縮二脲、尿素、水合肼中的一種；

2)、將反應所得物料經離心機離心分離，回收濾液；然后將所得濾餅在80-120℃下烘干，反復研磨、過篩至0.5-50μm，得三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑。

步驟1)中的催化劑為縮二脲或尿素時，采用氨水調節pH。

所述的三聚氰胺、氰尿酸均為工業級，其中三聚氰胺含量98-99％(質量)，氰尿酸含量97-98.5％(質量)。

步驟2)回收的濾液循環使用。

本發明與現有技術相比，其區別和優點在于：