專利名稱：一種顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高分子化學領域的阻燃劑，具體是一種顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽及其制備方法和應用。
背景技術：
三聚氰胺氰尿酸鹽簡稱MCA，是一種性能優(yōu)良的氮系無鹵阻燃劑，符合歐盟RoHS指令和REACH法規(guī)的要求，廣泛應用于聚酰胺、聚氨酯和聚酯等聚合物的無鹵阻燃，另外還可用于聚丙烯中作為固體潤滑劑，具有無鹵、低毒、環(huán)保的特點。目前MCA的制備一般是以水為介質，以三聚氰胺和氰尿酸為原料，進行成鹽反應，然后經過過濾、洗滌、干燥和粉碎等工序，制備的MCA平均粒徑集中在1-3 μ m，產品晶體堆積密度小，存在二次團聚現象，在尼龍加工過程中增加了混煉擠出的難度，且容易造成分散不均勻，導致阻燃性不穩(wěn)定，物理機械性能下降，制品表面顏色不均等現象，另外使用過程中還容易出現揚灰嚴重等環(huán)境污染問題。另外需要大量的水，耗水量在8-12噸/噸MCA，不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。杭州捷爾思阻燃化工有限公司申請的中國專利CN101037417A中采用了相轉移催化體系，通過淤漿法工藝，大幅度降低了耗水量，制得高堆積密度片狀結構的三聚氰胺氰尿酸產品平均粒徑在2. 5-6. Oym0但該生產方法無法有效控制MCA晶體的平均粒徑，產品用于制備尼龍阻燃母粒，只能達到35-45%的濃度。

中國專利文獻CN102585290A公開了 “一種大粒徑寬分布三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法”。它按照三聚氰胺與氰尿酸的摩爾比為1:1. 05準備原料，反應釜內加入三聚氰胺和氰尿酸總質量3-6倍的水作為溶劑，將氰尿酸加入反應釜中攪拌升溫至60°C 110°C，然后加入三聚氰胺和高分子成核劑，在95°C 110°C下攪拌反應1. 5h 5h，得到白色淤漿，淤漿經壓濾、烘干、粉碎，制得粒徑大小為15 IOOum白色粉末狀三聚氰胺氰尿酸鹽。該方法也有不足，一是制備淤漿時，需要添加聚酰胺類高分子成核劑，會影響三聚氰胺氰尿酸鹽性能，特別是用于尼龍中影響尼龍的耐黃變性能；二是淤漿固含量不高，特別是產品平均粒徑過大，使用受到限制。

發(fā)明內容
本發(fā)明需要解決的技術問題是，提供一種平均粒徑在5-7 μ m，其中粒徑分布在1-10 μ m區(qū)間的部分占產品重量90%以上的顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽產品。本發(fā)明需要解決的另一技術問題是，提供一種上述顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法。本發(fā)明的顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽平均粒徑在5-7 μ m，其中粒徑分布在1-10 μ m區(qū)間的部分占產品重量90%以上。本發(fā)明顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法分兩步驟，I)制備水淤漿三聚氰胺和氰尿酸按照1:0. 95-1. 05摩爾比混合均勻，加入相轉移催化劑的水溶液，該水溶液由反應物重量O. 03-0. 1%的相轉移催化劑溶解于反應物重量10-30%的電導率不大于5 μ s/cm的去離子水中形成，在60-90°C下反應O. 5_3小時得到三聚氰胺氰尿酸鹽可自由流動的水淤漿。所述的相轉移催化劑為季胺堿、季胺鹽和季胺膦的一種或幾種的混合物。關于水淤漿的制備申請人在中國專利文獻CN100532367C中有進一步公開。2)預干燥對步驟I)的水淤漿進行加熱，溫度為90_120°C，控制水分在8_15%，得
到三聚氰胺氰尿酸鹽可流動粉體。3)階段加熱通過 階段加熱的方式對生成的三聚氰胺氰尿酸鹽可流動粉體進行干燥和結晶。4)粉碎前處理可流動粉體冷卻到< 180°C時加入生成的三聚氰胺氰尿酸鹽重量
O.0019Tl%的陰離子型表面活性劑，攪拌均勻，在110-130°C下真空干燥O. 2-1. O小時，真空度為O. 04-0. 08Mpa ;所述的陰離子型表面活性劑選自烷基苯磺酸鈉、烷基硫酸鈉、烷基磺酸鈉、脂肪酸鈉中一種或幾種；5)粉碎冷卻到彡100°C后在氣流渦旋式粉碎機中粉碎，得到產品。本方法的特點是通過在大粒徑MCA產品粉碎前，加入了適量的陰離子表面活性齊U，減少了 MCA中氫鍵作用，而且具有一定的潤滑作用，在粉碎時減少了對MCA的摩擦破壞，保證了大粒徑的MCA晶體的完整，使產品粒徑分布更均勻。所述的階段加熱的溫度范圍為80_350°C，分為2-8段加熱，逐段升高，每段加熱時間為10-100分鐘。優(yōu)選為，階段加熱的溫度范圍為100-320°c，分為2-6段加熱，逐段升高，每段加熱時間為20-80分鐘。本發(fā)明顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽在制備高濃度尼龍阻燃母料中的應用，所述母料載體為尼龍6，顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽的重量為50-60%，使阻燃效果大大提高。作為優(yōu)選，按重量百分比，
顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽58-70%， 硬脂酸鈣0.05-0.2%
抗氧劑 10100.05-0.5%,
抗氧劑 1680.05-0.2%,
尼龍6其余量，設定溫度為180-245°C，螺桿轉速為320rpm。本發(fā)明 制備方法簡單，適于工業(yè)化生產。本發(fā)明產品粒徑區(qū)間在1-ΙΟμπι的部分重量占90%以上，單位產品的粉碎能耗可以有效降低。本發(fā)明產品主要用于高濃度尼龍阻燃母料的準備，尤其可用于制備三聚氰胺氰尿酸鹽濃度在60%以上的尼龍阻燃母粒，也可作為玻纖增強PP的阻燃協效劑。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明做進一步描述。實施例1在700升臥式反應器中加入185kg三聚氰胺(純度99. 5%)和187kg氰尿酸(純度98. 5%)，混合時間為30分鐘，攪拌均勻，加入由74. 4kg去離子水(電導率=3. 5 μ s/cm)和
O.19kg四甲基氫氧化銨形成的水溶液后，繼續(xù)攪拌40分鐘混合均勻。然后在攪拌下加熱，80°C保持1. 5小時，得到三聚氰胺氰尿酸鹽水淤漿。繼續(xù)加熱攪拌干燥，溫度為110°C，45分鐘，得到水分在10± 1%，可流動粉體。將其輸入高溫臥式干燥器，150°C保持30分鐘，1800C保持30分鐘，250± 10°C保持30分鐘，290± 10°C保持30分鐘。冷卻到180°C得到平均粒徑為7. 04 μ m,純度99. 92%的三聚氰胺氰尿酸鹽372kg，噴灑加入含有186g十二烷基硫酸鈉的水溶液15kg，攪拌20分鐘后，在120°C下真空干燥O. 5小時，真空度為O. 06Mpa。冷卻到100°C后進入氣流渦旋式粉碎機中粉碎，得到產品。
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實施例2余同實施例1。噴灑加入含有372g十二烷基硫酸鈉的水溶液15 kg。實施例3余同實施例1。噴灑加入含有744g十二烷基硫酸鈉的水溶液15 kg。實施例4余同實施例1。噴灑加入含有1116g十二烷基硫酸鈉的水溶液15 kg。實施例5余同實施例1。噴灑加入含有372g十二烷基苯磺酸鈉的水溶液15 kg。實施例6余同實施例1。噴灑加入含有372g十二烷基磺酸鈉的水溶液15 kg。實施例7余同實施例1。噴灑加入含有372g硬脂酸鈉的水溶液15 kg。實施例8余同實施例1。噴灑加入含有372g十六烷基苯磺酸鈉和372g十二烷基硫酸鈉的水溶液15 kg。對比實施例1 :在700升臥式反應器中加入185kg三聚氰胺(純度99. 5%)和187kg氰尿酸(純度98. 5%)，混合時間為30分鐘，攪拌均勻，加入由74. 4kg去離子水(電導率不大于5 μ s/cm)和O. 19kg四甲基氫氧化銨形成的水溶液后，繼續(xù)攪拌40分鐘混合均勻。然后在攪拌下加熱，80°C保持1. 5小時，得到三聚氰胺氰尿酸鹽水淤漿。繼續(xù)加熱攪拌干燥，溫度為110°C，45分鐘，控制水分在10±1%，形成可自由流動的淤漿。將其輸入高溫臥式干燥器，150°C保持30分鐘，180°C保持30分鐘，250± 10°C，保持30分鐘，290± 10°C，保持30分鐘。冷卻，溫度120°C，粉碎，得到370. 5kg產品。應用實施例，在雙螺桿上按照下面的配比制備尼龍阻燃劑母料PA6 ( DSM F223-D )其余量
三聚氰胺氰尿酸按照比例(重量)
硬脂酸鈣0.1% (重量)
抗氧劑10100.2% (重量) 抗氧劑1680.1% (重量)設定溫度為180-245°C，螺桿轉速為320rpm。表1:本發(fā)明產品性能對比表
權利要求
1.一種顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽，其特征在于其平均粒徑在5-7 μ m，其中粒徑分布在1-10 μ m區(qū)間的部分占產品重量90%以上。
2.一種如權利要求1所述的顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法，其特征在于按如下步驟， 1)制備水淤漿三聚氰胺和氰尿酸按照1:0.95-1. 05摩爾比混合均勻，加入相轉移催化劑的水溶液，該水溶液由反應物重量O. 03-0. 1%的相轉移催化劑溶解于反應物重量10-30%的電導率不大于5 μ s/cm的去離子水中形成，在60-90°C下反應O. 5_3小時得到三聚氰胺氰尿酸鹽可自由流動的水淤漿；所述的相轉移催化劑為季胺堿、季胺鹽和季胺膦的一種或幾種的混合物； 2)預干燥對步驟I)的水淤漿進行加熱，溫度為90-120°C，控制水分在8-15%，得到三聚氰胺氰尿酸鹽可流動粉體； 3)階段加熱通過階段加熱的方式對生成的三聚氰胺氰尿酸鹽可流動粉體進行干燥和結晶; 4)粉碎前處理可流動粉體冷卻到<180°C時加入生成的三聚氰胺氰尿酸鹽重量O.0019Tl%的陰離子型表面活性劑，攪拌均勻，在110-130°c下真空干燥O. 2-1. O小時，真空度為O. 04-0. 08Mpa ;所述的陰離子型表面活性劑選自烷基苯磺酸鈉、烷基硫酸鈉、烷基磺酸鈉、脂肪酸鈉中一種或幾種； 5)粉碎冷卻到<100°C后在氣流渦旋式粉碎機中粉碎，得到產品。
3.根據權利要求2所述的顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法，其特征在于所述的階段加熱的溫度范圍為80-350°C，分為2-8段加熱，逐段升高，每段加熱時間為10-100分鐘。
4.根據權利要求3所述的顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法，其特征在于所述的階段加熱的溫度范圍為100-320°C，分為2-6段加熱，逐段升高，每段加熱時間為20-80分鐘。
5.一種如權利要求1所述的顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽在制備高濃度尼龍阻燃母料中的應用，其特征在于所述母料載體為尼龍6，顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽的重量58-70%ο
6.根據權利要求5所述的顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽在制備高濃度尼龍阻燃母料中的應用，其特征在于按重量百分比， 顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽58-70%， 硬脂酸鈣O. 05-0. 2%， 抗氧劑 1010O. 05-0. 5%, 抗氧劑 168O. 05-0. 2%, 尼龍6其余量， 設定溫度為180-245°C，螺桿轉速為320rpm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽及其制備方法和應用。它需要解決的技術問題是，提供一種平均粒徑在5-7μm，其中粒徑分布在1-10μm區(qū)間的部分占產品重量90%以上的顆粒均勻三聚氰胺氰尿酸鹽產品及其制備方法。制備方法按如下步驟，1)制備水淤漿；2)預干燥；3)階段加熱；4)粉碎前處理可流動粉體冷卻到≤180℃時加入生成的三聚氰胺氰尿酸鹽重量0.001%~1%的陰離子型表面活性劑，攪拌均勻，在110-130℃下真空干燥0.2-1.0小時，真空度為0.04-0.08Mpa；5)粉碎得到產品。
文檔編號C07D251/56GK103059337SQ20121052128
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權日2012年12月3日
發(fā)明者朱峰, 吳偉俊, 劉君錠 申請人:杭州捷爾思阻燃化工有限公司