專利名稱：一種水熱法合成納米級三聚氰胺氰尿酸鹽的方法
技術領域：
本發明屬于材料制備領域，具體涉及一種水熱法合成納米級三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)的方法。
背景技術：
三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)通常為白色粉末，無毒、無味，有滑膩感，比重I. 5，難溶于水和一般有機溶劑。作為阻燃劑，MCA具有優良的阻燃性能，發煙量小，在加工過程中還可以起到潤滑作用，被廣泛用于聚酰胺，環氧樹脂、酚醛樹脂以及聚烯烴材料中。目前MCA常用制備方法 1，高溫熔融法此法直接將三聚氰胺與氰尿酸在高溫條件(30(TC)下熔融反應來合成三聚氰胺氰尿酸鹽。2，尿素法此法在尿素熱解生成氰尿酸的同時，加入三聚氰胺進行反應，或將尿素和三聚氰胺一同加入進行熱熔融，一步反應生成粗品，經酸煮、水洗、干操等工序精制得到產品。該方法原料價廉易得、產品質量好、生產成本低，經濟效益較好。例如有劉開宇[精細化工中間體，2001, 31 (4) 27-28]采用尿素為原料，通過兩步法制得了 MCA。3，氰尿酸法由等摩爾的三聚氰胺和氰尿酸溶于水中制成懸浮液，然后在90-95°C下反應數小時，待料漿明顯變粘稠后繼續反應一段時間，再經過濾、干燥、破碎得到三聚氰胺氰尿酸鹽。例如CN101200453通過在反應體系中加入尿素或者縮二脲為催化齊[J，調節PH值為9，在80-105°C反應30-50min，制得了粒徑在50um左右的三聚氰胺氰尿酸鹽。目前使用得最多的方法為氰尿酸法，因為該法工藝簡單，產率高，對環境友好。但不論是上面任何一種方法，獲得的三聚氰胺氰尿酸鹽顆粒粒徑都比較大，為微米級別，當加入聚合物基體中時，對聚合物本身的力學性能有非常大的影響[礦冶工程，2009，29 (3)88-90]。
發明內容
本發明目的是提供一種利用水熱法合成納米級三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)的方法。本發明提出的水熱法合成納米級三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)的方法，具體步驟如下
將三聚氰胺與氰尿酸按質量比1:0. 8-1.3的比例加入蒸餾水中，然后加入表面活性齊U，攪拌均勻之后加入反應釜中，控制反應溫度于120-180°C之間，反應時間為1-5小時；反應完成后將反應釜在室溫下自然冷卻，將三聚氰胺氰尿酸鹽漿料離心，以蒸餾水清洗數遍，并在80°C下真空干燥超過48小時，得到干燥的納米級三聚氰胺氰尿酸鹽粉末；其中蒸餾水用量為10-40倍三聚氰胺與氰尿酸的質量之和，表面活性劑用量為三聚氰胺與氰尿酸質量之和的O. 5%-4%。本發明中，所用原料三聚氰胺(純度>98%，工業級)、氰尿酸(純度>95%，工業級)。
本發明中，表面活性劑采用聚乙二醇、二辛基琥珀酸磺酸鈉(阿洛索-οτ)、十二烷基苯磺酸鈉、甘膽酸鈉、2—烷基咪唑啉、2—燒基氨基乙基咪唑啉、十六烷基溴化吡啶、烷基二甲基羥丙基磷酸脂甜菜堿、烷基二甲基磺乙基甜菜堿、烷基二甲基磺丙基甜菜堿、硬脂酸、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酰胺、Span (司盤)、吐溫、十二烷基硫酸鈉或十六烷基三甲基溴化胺等中任一種。本發明的有益效果在于將反應的體系在高壓反應釜這個密閉的容器中，并將反應溫度加熱到溶劑沸點以上，利用蒸氣在密閉的容器中形成一個高溫高壓的特殊環境，并利用這個環境來制備納米級別的三聚氰胺氰尿酸鹽；通過在反應體系中加入表面活性劑，讓表面活性劑附著在納米三聚氰胺氰尿酸鹽顆粒表面，阻礙其繼續長大成為微米顆粒，并防止納米顆粒團聚。采用本申請方法制備的納米三聚氰胺氰尿酸鹽，粒徑尺寸為40nm-200nm。
圖I為用激光粒度儀測得的納米三聚氰胺氰尿酸鹽的粒徑分布圖。
具體實施例方式下面通過實施例進一步說明本發明，而不是限制本發明的范圍。實施例I :
將三聚氰胺與氰尿酸按質量比I: I的比例加入蒸餾水中，用量為20倍三聚氰胺與氰尿酸的質量之和，然后加入十六烷基三甲基溴化胺，用量為三聚氰胺與氰尿酸質量之和的1%，攪拌均勻之后加入反應釜中，控制反應溫度于150°C之間，反應時間為3小時。反應完成后將反應釜在室溫下自然冷卻，將三聚氰胺氰尿酸鹽漿料離心，并以蒸餾水清洗數遍，并在80°C下真空干燥超過48小時，得到干燥的、數均粒徑為92nm的三聚氰胺氰尿酸鹽粉末。實施例2:
將三聚氰胺與氰尿酸按質量比I: 1.1的比例加入蒸餾水中，用量為10倍三聚氰胺與氰尿酸的質量之和，然后加入十二烷基硫酸鈉，用量為三聚氰胺與氰尿酸質量之和的2%，攪拌均勻之后加入反應釜中，控制反應溫度于150°C之間，反應時間為5小時。反應完成后將反應釜在室溫下自然冷卻，將三聚氰胺氰尿酸鹽漿料離心，以蒸餾水清洗數遍，并在80°C下真空干燥超過48小時，得到干燥的、數均粒徑為98nm的三聚氰胺氰尿酸鹽粉末。實施例3:
將三聚氰胺與氰尿酸按質量比1:0.95的比例加入蒸餾水中，用量為20倍三聚氰胺與氰尿酸的質量之和，然后加入聚乙二醇400，用量為三聚氰胺與氰尿酸質量之和的2%，攪拌均勻之后加入反應釜中，控制反應溫度于130°C之間，反應時間為3小時。反應完成后將反應釜在室溫下自然冷卻，將三聚氰胺氰尿酸鹽漿料離心，以蒸餾水清洗數遍，并在80°C下真空干燥超過48小時，得到干燥的、數均粒徑為83nm的三聚氰胺氰尿酸鹽粉末。實施例4:
將三聚氰胺與氰尿酸按質量比I: I的比例加入蒸餾水中，用量為30倍三聚氰胺與氰尿酸的質量之和，然后加入十二烷基苯磺酸鈉，用量為三聚氰胺與氰尿酸質量之和的3%，攪拌均勻之后加入反應釜中，控制反應溫度于180°C之間，反應時間為5小時。反應完成后將反應釜在室溫下自然冷卻，將三聚氰胺氰尿酸鹽漿料離心，以蒸餾水清洗數遍，并在80°C下真空干燥超過48小時，得到干燥的、數均粒徑為12 5nm的三聚氰胺氰尿酸鹽粉末。
權利要求
1.一種水熱法合成納米級三聚氰胺氰尿酸鹽的方法，其特征在于具體步驟如下 將三聚氰胺與氰尿酸按質量比1:0. 8-1.3的比例加入蒸餾水中，然后加入表面活性齊U，表攪拌均勻之后加入反應釜中，控制反應溫度于120-180°C之間，反應時間為1-5小時；反應完成后將反應釜在室溫下自然冷卻，將三聚氰胺氰尿酸鹽漿料離心，以蒸餾水清洗數遍，并在80°C下真空干燥超過48小時，得到干燥的納米級三聚氰胺氰尿酸鹽粉末；其中蒸餾水用量為10-40倍三聚氰胺與氰尿酸的質量之和，表面活性劑用量為三聚氰胺與氰尿酸質量之和的0. 5%-4%。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述表面活性劑采用聚乙二醇、二辛基琥珀酸磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、甘膽酸鈉、2—烷基咪唑啉、2—烷基氨基乙基咪唑啉、十六燒基漠化批唳、燒基~■甲基輕丙基憐酸脂甜菜喊、燒基~■甲基橫乙基甜菜喊、燒基~■甲基橫丙基甜菜堿、硬脂酸、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酰胺、司盤、吐溫、十二烷基硫酸鈉或十六烷基三甲基溴化胺中任一種。
全文摘要
本發明屬于材料制備領域，具體涉及一種水熱法合成納米級三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)的方法。將三聚氰胺(MEL)和氰尿酸(CA)，溶劑以及表面活性劑，攪拌均勻后加入水熱反應釜，通過水熱反應得到三聚氰胺氰尿酸鹽漿料，再通過離心、干燥可以得到納米級三聚氰胺氰尿酸鹽。本方法制得的納米三聚氰胺氰尿酸鹽，粒徑尺寸為40nm-200nm。
文檔編號C07D251/32GK102757393SQ201210230199
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月5日 優先權日2012年7月5日
發明者徐少洪, 王正洲 申請人:同濟大學