[發明專利]一種大粒徑三聚氰胺氰脲酸鹽的制備方法

無效

• 申請號: 201210016088.7
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102532604A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 錢立軍;葉志殷;馮發飛;湯朔;邱勇
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K5/3492
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技術領域

本發明涉及一種具有大粒徑尺寸的氮系阻燃添加劑三聚氰胺氰脲酸鹽的合成制備方法。屬于利用化學合成方法制備具有特定顆粒形態材料的技術領域。

背景技術

三聚氰胺氰脲酸鹽(MCA)在20世紀70年代在國際上被開發出來，為白色粉末狀固體，作為一種氮系無鹵阻燃助劑近年來發展十分迅速；由于普通形態的MCA具有片層狀結構，因此可作為潤滑劑使用；而在塑料阻燃添加劑領域，利用MCA的高氮含量、受熱分解釋放三聚氰胺和氨氣等特性，被用作氮系阻燃添加劑使用，添加在尼龍、聚甲醛、聚烯烴等材料中使用，制備阻燃材料。

目前在MCA的晶體尺寸分為納米級、微米級(1-10微米)和大粒徑的20-100微米，分別適用于不同用途。

在2011年授權的專利201010264161.3中介紹了一種納米三聚氰胺氰脲酸鹽的制備方法，采用醇水復合溶劑體系反應并經表面改性劑包覆制備了納米尺度的MCA產物。

對于1-10微米尺度的MCA的制備方法報道較為廣泛，2000年河北科學院學報17卷第4期219頁報道了一種三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法，采用三聚氰胺、氰尿酸在水溶劑體系下反應制備了MCA。

2006年阻燃材料與技術第六期13頁報道了采用尿素先制備氰尿酸再與三聚氰胺在水中反應制備MCA的方法。

除此以外，期刊中還報道了其他的MCA的制備方法，2006年化工新型材料34卷第11期32頁報道了采用尿素與三聚氰胺在280℃熔融反應，再用水在100℃水解制備MCA的方法。

1998年化工之友第1期35頁報道了采用三聚氰胺和氰尿酸在水中以磷酸為催化劑制備MCA的方法。

1991年現代化工第4期51頁報道了采用三聚氰胺和氰尿酸在水中，以碳酸鈉調節反應體系PH值到8-8.5，90-95℃反應制備MCA的方法。

申請專利CN200710168553.8三聚氰胺氰尿酸鹽的快速制備方法中報道采用了三聚氰胺和氰尿酸在水中并以縮二脲、尿素、水合肼為催化劑制備MCA的方法。

對于大粒徑的MCA晶體(20-100微米)的制備方法，在美國專利US5493023中介紹了在250℃-500℃溫度下采用無溶劑固相反應制備了粒徑20微米的MCA晶體。

在美國專利US7547738中介紹了采用向MCA固含量40％左右的水混合物中添加聚乙烯醇，并噴霧干燥獲得大粒徑的MCA顆粒的方法。

發明內容

本發明采用三聚氰胺、氰脲酸和聚烯烴酰胺為原料，利用聚烯烴酰胺的酰胺基團與氰脲酸發生成鹽反應將三聚氰胺氰脲酸鹽微晶體連接在一起形成片層晶體聚集體，在過濾干燥粉碎后獲得20微米-100微米大粒徑的MCA粉末顆粒。

本方法制備大粒徑的MCA過程分為兩個部分進行，第一部分：采用三聚氰胺、氰尿酸和聚烯烴酰胺為原料，在水中反應制備MCA片層微晶聚集體；第二部分：對反應獲得的產物過濾分離并干燥，采用機械粉碎的方法粉碎MCA聚集體獲得大粒徑的MCA顆粒。

所用合成原料：三聚氰胺(純度＞98％，工業級)、氰尿酸(純度＞95％，工業級)；聚烯烴酰胺包括聚乙烯酰胺(平均分子量1000-500萬，工業級)、聚丙烯酰胺(平均分子量1000-500萬，工業級)、聚丁烯酰胺(平均分子量1000-500萬，工業級)。

合成工藝

第一步：將三聚氰胺與氰脲酸在攪拌條件下加入水中，三聚氰胺與氰尿酸的質量比為1：0.9-1.10，三聚氰胺和氰脲酸總質量為水的質量的5％-40％；加入聚乙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚丁烯酰胺中的一種或幾種到反應體系中，加入量為三聚氰胺質量的0.1％-8％，攪拌條件下保持反應體系溫度60℃-100℃，或在加壓條件下保持反應體系溫度100℃-150℃，反應時間20分鐘-10小時之間。

第二步：對第一步獲得的反應混合物進行固液分離，為抽濾、壓濾和離心分離方法中的一種，并在80℃-250℃溫度下烘干過濾獲得的MCA，采用粉碎機進行粉碎，得大粒徑MCA顆粒產物。

由于三聚氰胺和氰尿酸發生酸堿成鹽反應，而添加帶有氨基的水溶性的高分子聚烯烴酰胺可以與氰尿酸同時發生酸堿成鹽反應，從而使反應生成的MCA微晶被高分子連接到一起，形成MCA微晶的聚集體，使其在被過濾烘干后由于聚烯烴酰胺的連接作用而不分散成小顆粒，最后通過機械粉碎的方式獲得平均粒徑在20微米-100微米的MCA顆粒，并通過選擇適當的粉碎設備并調節粉碎的時間來控制獲得的MCA粒徑尺寸。

表1?不同制備方法獲得MCA粒徑