專利名稱：一種水熱法合成納米級(jí)三聚氰胺氰尿酸鹽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種水熱法合成納米級(jí)三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)的方法。
背景技術(shù)：
三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)通常為白色粉末，無(wú)毒、無(wú)味，有滑膩感，比重I. 5，難溶于水和一般有機(jī)溶劑。作為阻燃劑，MCA具有優(yōu)良的阻燃性能，發(fā)煙量小，在加工過(guò)程中還可以起到潤(rùn)滑作用，被廣泛用于聚酰胺，環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)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(yīng)來(lái)合成三聚氰胺氰尿酸鹽。2，尿素法此法在尿素?zé)峤馍汕枘蛩岬耐瑫r(shí)，加入三聚氰胺進(jìn)行反應(yīng)，或?qū)⒛蛩睾腿矍璋芬煌尤脒M(jìn)行熱熔融，一步反應(yīng)生成粗品，經(jīng)酸煮、水洗、干操等工序精制得到產(chǎn)品。該方法原料價(jià)廉易得、產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益較好。例如有劉開(kāi)宇[精細(xì)化工中間體，2001, 31 (4) 27-28]采用尿素為原料，通過(guò)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(yīng)數(shù)小時(shí)，待料漿明顯變粘稠后繼續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間，再經(jīng)過(guò)濾、干燥、破碎得到三聚氰胺氰尿酸鹽。例如CN101200453通過(guò)在反應(yīng)體系中加入尿素或者縮二脲為催化齊[J，調(diào)節(jié)PH值為9，在80-105°C反應(yīng)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?yàn)樵摲üに嚭?jiǎn)單，產(chǎn)率高，對(duì)環(huán)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(jí)別，當(dāng)加入聚合物基體中時(shí)，對(duì)聚合物本身的力學(xué)性能有非常大的影響[礦冶工程，2009，29 (3)88-90]。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種利用水熱法合成納米級(jí)三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)的方法。本發(fā)明提出的水熱法合成納米級(jí)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(zhì)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(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度于120-180°C之間，反應(yīng)時(shí)間為1-5小時(shí)；反應(yīng)完成后將反應(yīng)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(shù)遍，并在80°C下真空干燥超過(guò)48小時(shí)，得到干燥的納米級(jí)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(zhì)量之和，表面活性劑用量為三聚氰胺與氰尿酸質(zhì)量之和的O. 5%-4%。本發(fā)明中，所用原料三聚氰胺(純度>98%，工業(yè)級(jí))、氰尿酸(純度>95%，工業(yè)級(jí))。
本發(fā)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(fā)明的有益效果在于將反應(yīng)的體系在高壓反應(yīng)釜這個(gè)密閉的容器中，并將反應(yīng)溫度加熱到溶劑沸點(diǎn)以上，利用蒸氣在密閉的容器中形成一個(gè)高溫高壓的特殊環(huán)境，并利用這個(gè)環(huán)境來(lái)制備納米級(jí)別的三聚氰胺氰尿酸鹽；通過(guò)在反應(yīng)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(xù)長(zhǎng)大成為微米顆粒，并防止納米顆粒團(tuán)聚。采用本申請(qǐng)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(cè)得的納米三聚氰胺氰尿酸鹽的粒徑分布圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例I :
將三聚氰胺與氰尿酸按質(zhì)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(zhì)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(zhì)量之和的1%，攪拌均勻之后加入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度于150°C之間，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)。反應(yīng)完成后將反應(yīng)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(shù)遍，并在80°C下真空干燥超過(guò)48小時(shí)，得到干燥的、數(shù)均粒徑為92nm的三聚氰胺氰尿酸鹽粉末。實(shí)施例2:
將三聚氰胺與氰尿酸按質(zhì)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(zhì)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(zhì)量之和的2%，攪拌均勻之后加入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度于150°C之間，反應(yīng)時(shí)間為5小時(shí)。反應(yīng)完成后將反應(yīng)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(shù)遍，并在80°C下真空干燥超過(guò)48小時(shí)，得到干燥的、數(shù)均粒徑為98nm的三聚氰胺氰尿酸鹽粉末。實(shí)施例3:
將三聚氰胺與氰尿酸按質(zhì)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(zhì)量之和，然后加入聚乙二醇400，用量為三聚氰胺與氰尿酸質(zhì)量之和的2%，攪拌均勻之后加入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度于130°C之間，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)。反應(yīng)完成后將反應(yīng)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(shù)遍，并在80°C下真空干燥超過(guò)48小時(shí)，得到干燥的、數(shù)均粒徑為83nm的三聚氰胺氰尿酸鹽粉末。實(shí)施例4:
將三聚氰胺與氰尿酸按質(zhì)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(zhì)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(zhì)量之和的3%，攪拌均勻之后加入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度于180°C之間，反應(yīng)時(shí)間為5小時(shí)。反應(yīng)完成后將反應(yīng)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(shù)遍，并在80°C下真空干燥超過(guò)48小時(shí)，得到干燥的、數(shù)均粒徑為12 5nm的三聚氰胺氰尿酸鹽粉末。
權(quán)利要求
1.一種水熱法合成納米級(jí)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(zhì)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(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度于120-180°C之間，反應(yīng)時(shí)間為1-5小時(shí)；反應(yīng)完成后將反應(yīng)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(shù)遍，并在80°C下真空干燥超過(guò)48小時(shí)，得到干燥的納米級(jí)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(zhì)量之和，表面活性劑用量為三聚氰胺與氰尿酸質(zhì)量之和的0. 5%-4%。
2.根據(jù)權(quán)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(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種水熱法合成納米級(jí)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(yīng)釜，通過(guò)水熱反應(yīng)得到三聚氰胺氰尿酸鹽漿料，再通過(guò)離心、干燥可以得到納米級(jí)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(hào)C07D251/32GK102757393SQ201210230199
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者徐少洪, 王正洲 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)