本發(fā)明屬于聚合物材料阻燃劑技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種高性能三聚氰胺氰尿酸鹽及其制備方法。

背景技術(shù)：

三聚氰胺氰尿酸作為無(wú)鹵阻燃劑廣泛應(yīng)用于聚酰胺類工程塑料行業(yè)，是一種重要的氮系阻燃劑。隨著工程塑料、化學(xué)建材等用量的不斷增加，高分子材料應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，阻燃法規(guī)將逐漸完善，氮系阻燃劑的需求量將會(huì)迅速增長(zhǎng)，這也為三聚氰胺氰尿酸的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提供了良好的機(jī)遇。2013年國(guó)內(nèi)產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到了50000t，產(chǎn)量約30000t，國(guó)內(nèi)消耗量約20000t。

目前該產(chǎn)品生產(chǎn)工藝有液相法和固相法，其中液相法是主流工藝。該方法存在以下缺點(diǎn)：反應(yīng)速率較慢，反應(yīng)時(shí)間通常在兩小時(shí)以上；工藝相對(duì)復(fù)雜，大多反應(yīng)母液需經(jīng)過(guò)濾、干燥、粉碎等步驟，會(huì)破壞三聚氰胺氰尿酸原有的晶體結(jié)構(gòu)；反應(yīng)體系中產(chǎn)品固體含量低，固體含量一般在10－20％；反應(yīng)黏度高，達(dá)到10000厘泊以上，對(duì)混合攪拌工藝要求高；國(guó)內(nèi)產(chǎn)品阻燃性能一般，一般在聚酰胺6(尼龍6)中添加10～12％才能符合ul94v0阻燃要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中上述的不足，本發(fā)明的第一目的在于提供一種高性能三聚氰胺氰尿酸鹽。該高性能三聚氰胺氰尿酸鹽具有熱穩(wěn)定性好，阻燃效率高，分散性好，綜合性能優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種高性能三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法，該方法能夠避免對(duì)三聚氰胺氰尿酸鹽的晶體造成破壞，且生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)周期短，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，制備得到的產(chǎn)品力學(xué)性能和阻燃性能極佳。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的優(yōu)選的解決方案是：

一種高性能三聚氰胺氰尿酸鹽，由原料制成，原料按重量份數(shù)計(jì)，包括三聚氰胺100-110份、三聚氰酸100-110份、改性劑3-15份及氨水350-800份。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，按質(zhì)量百分比計(jì)，三聚氰胺、三聚氰酸和改性劑占原料總和的25-33％。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，按重量份數(shù)計(jì)，改性劑為6-13.8份。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，改性劑包括硅藻土、白炭黑、三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸二酰胺、三聚氰胺聚磷酸鹽、硅烷偶聯(lián)劑、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯中的至少兩種。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，按質(zhì)量百分比計(jì)，改性劑包括硅藻土30-50％、三聚氰酸一酰胺1-10％、三聚氰酸二酰胺10-45％、硅烷偶聯(lián)劑0.05-5％。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，氨水濃度為0.5％-10％。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，氨水濃度為2％-7％。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，高性能三聚氰胺氰尿酸鹽的粒度為d50＝0.6-1.5μm，d98＝1.8-3.5μm。

一種上述高性能三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法，包括以下步驟：將三聚氰胺、三聚氰酸、改性劑和氨水按重量份數(shù)混合形成混合物；將混合物在溫度為90-110℃，壓力為0.1-1mpa，攪拌速度為100-400r/min的條件下反應(yīng)0.5-2.5h，得到料漿；將料漿進(jìn)行噴霧干燥和旋風(fēng)分離。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，按質(zhì)量百分比計(jì)，料漿中固體的含量為20-35％。

本發(fā)明提供的一種高性能三聚氰胺氰尿酸鹽及其制備方法的有益效果是：

(1)本發(fā)明實(shí)施例提供的高性能三聚氰胺氰尿酸鹽，其原料包括三聚氰胺、三聚氰酸、改性劑及氨水；在本發(fā)明實(shí)施例中，采用的三聚氰胺、三聚氰酸均為工業(yè)級(jí)，三聚氰胺質(zhì)量百分比含量99.8％，三聚氰酸質(zhì)量百分比含量98.5％；

其中，三聚氰胺是一種以尿素為原料生產(chǎn)的氮雜環(huán)有機(jī)化合物，常溫下為白色單斜晶體，沒(méi)有顯著異味。目前主要用于木材加工、塑料、涂料、造紙、粘合劑、紡織、皮革、電器、醫(yī)藥、阻燃劑等生產(chǎn)過(guò)程中。

三聚氰酸，可用于合成氯代衍生物，三氯異氰尿酸；二氯異氰尿酸鈉或鉀；用于合成氰尿酸-甲醛樹(shù)脂；環(huán)氧樹(shù)脂；抗氧劑；涂料；粘合劑；農(nóng)藥除草劑；金屬氰化緩蝕劑；高分子材料改性劑等。

在本發(fā)明實(shí)施例中，改性劑的添加能夠輔助控制三聚氰胺氰尿酸鹽的粒徑，從而制備得到一種粘度較低、流動(dòng)性較佳，力學(xué)性能較好的料漿；

在本發(fā)明實(shí)施例中，改性劑優(yōu)選包括硅藻土、白炭黑、三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸二酰胺、三聚氰胺聚磷酸鹽、硅烷偶聯(lián)劑、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯中的至少兩種；在本實(shí)施例中，為了進(jìn)一步降低料漿的粘度，提高料漿的流動(dòng)性，作為優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計(jì)，改性劑包括硅藻土30-50％、三聚氰酸一酰胺1-10％、三聚氰酸二酰胺10-45％、硅烷偶聯(lián)劑0.05-5％，該配比范圍是經(jīng)過(guò)發(fā)明人創(chuàng)造性試驗(yàn)得到，在該配比范圍內(nèi)，各改性劑原料之間能夠協(xié)同增效，進(jìn)一步制備得到粘度低、流動(dòng)性佳的料漿。

氨水，在本發(fā)明實(shí)施例中，采用氨水溶液作為反應(yīng)介質(zhì)，能夠提高三聚氰胺氰尿酸鹽的收率和純度，得到產(chǎn)品粒度均勻，純度較高，固體含量較高。

(2)本發(fā)明實(shí)施例提供的高性能三聚氰胺氰尿酸鹽的各原料的配比范圍為“原料按重量份數(shù)計(jì)，包括三聚氰胺100-110份、三聚氰酸100-110份、改性劑3-15份及氨水350-800份”，該配比范圍是經(jīng)過(guò)發(fā)明人創(chuàng)造性試驗(yàn)得到，在該配比范圍內(nèi)，各原料之間能夠進(jìn)行最大程度地反應(yīng)，減少原料的浪費(fèi)，采用該比例進(jìn)行三聚氰胺氰尿酸鹽的生產(chǎn)，能夠使得產(chǎn)品中未反應(yīng)的三聚氰胺小于0.1％，未反應(yīng)的三聚氰酸小于0.1％；

其中，作為優(yōu)選地，改性劑為6-13.8份，改性劑的用量范圍的進(jìn)一步限制能夠進(jìn)一步降低料漿的粘度、提高料漿的流動(dòng)性；且固體占固液總和的質(zhì)量百分比為25-33％”，固體占固液總和的質(zhì)量百分比能夠輔助降低生成料漿的粘度；在本發(fā)明實(shí)施例中，氨水濃度為0.5％-10％，在該濃度范圍內(nèi)的氨水能夠進(jìn)一步提高三聚氰胺氰尿酸鹽的收率和純度，優(yōu)選地，在氨水濃度為0.5％-10％時(shí)，制備得到的三聚氰胺氰尿酸鹽的收率和純度最佳。

(3)本發(fā)明實(shí)施例提供的高性能三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法，該制備方法包括：先將三聚氰胺、三聚氰酸、改性劑和氨水按重量份數(shù)混合形成混合物；再將混合物在溫度為90-110℃、壓力為0.1-1mpa、攪拌速度為100-400r/min的條件下反應(yīng)0.5-2.5h，得到料漿，需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，按質(zhì)量百分比計(jì)，料漿中固體的含量為20-35％，該較高的固體含量得易于制備的工藝條件，以及原料的選擇和各原料的配比共同作用所得；隨后將料漿直接進(jìn)行噴霧干燥和旋風(fēng)分離，制得高性能三聚氰胺氰尿酸鹽產(chǎn)品，需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，制備得到的高性能三聚氰胺氰尿酸鹽的粒度為d50＝0.6-1.5μm，d98＝1.8-3.5μm，這得益于本發(fā)明實(shí)施例采用的生產(chǎn)工藝能夠避免傳統(tǒng)粉碎過(guò)程中對(duì)三聚氰胺氰尿酸鹽晶體造成的破壞，得到的三聚氰胺氰尿酸鹽的粒度優(yōu)良；考慮到保護(hù)環(huán)境，不造成環(huán)境污染，優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例中，接著對(duì)尾氣經(jīng)水洗、酸洗后達(dá)標(biāo)排放；水洗液補(bǔ)充部份氨重復(fù)利用，酸洗液經(jīng)濃縮結(jié)晶干燥得到銨鹽。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)市售購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

實(shí)施例1

一種高性能三聚氰胺氰尿酸鹽，其原料按重量份數(shù)計(jì)，包括三聚氰胺100份、三聚氰酸103份、改性劑(改性劑組成：硅藻土44.5％、三聚氰酸一酰胺10％、三聚氰酸二酰胺45％、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.5％)3份及氨水800份。

一種高性能三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法，包括以下步驟：

稱取以上三聚氰胺100份，三聚氰酸103份，改性劑3份混勻形成物料；另取0.5％氨水800份；先將氨水加入低壓反應(yīng)釜中，開(kāi)啟低速攪拌，將混勻后的物料從加料口緩慢加入反應(yīng)釜；物料占原料總和的20.4％；加完料后，關(guān)閉加料口，升溫至90℃，控制壓力0.1mpa，攪拌速度升至100r/min，反應(yīng)0.5h，形成料漿；將料漿放出，測(cè)其顆粒粒度和固體含量，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1；再將料漿經(jīng)噴霧干燥和旋風(fēng)分離，得到三聚氰胺氰尿酸產(chǎn)品；測(cè)所得三聚氰胺氰尿酸鹽的成分和粒度，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

實(shí)施例2

一種高性能三聚氰胺氰尿酸鹽，其原料按重量份數(shù)計(jì)，包括三聚氰胺110份、三聚氰酸115份、改性劑(改性劑組成：硅藻土40％、三聚氰酸一酰胺10％、三聚氰酸二酰胺45％、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷5％)15份及氨水450份。

一種高性能三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法，包括以下步驟：

稱取以上三聚氰胺110份，三聚氰酸115份，改性劑15份混勻形成物料；另取7％氨水450份；先將氨水加入低壓反應(yīng)釜中，開(kāi)啟低速攪拌，將混勻后的物料從加料口緩慢加入反應(yīng)釜；物料占原料總和的34.8％；加完料后，關(guān)閉加料口，升溫至90℃，控制壓力0.1mpa，攪拌速度升至200r/min，反應(yīng)2h，形成料漿；將料漿放出，測(cè)其顆粒粒度和固體含量，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1；再將料漿經(jīng)噴霧干燥和旋風(fēng)分離，得到三聚氰胺氰尿酸產(chǎn)品；測(cè)所得三聚氰胺氰尿酸鹽的成分和粒度，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

實(shí)施例3

一種高性能三聚氰胺氰尿酸鹽，其原料按重量份數(shù)計(jì)，包括三聚氰胺105份、三聚氰酸110份、改性劑(改性劑組成：硅藻土44％、三聚氰酸一酰胺10％、三聚氰酸二酰胺45％、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷1％)13.8份及氨水465份。

一種高性能三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法，包括以下步驟：

稱取以上三聚氰胺105份，三聚氰酸110份，改性劑13.8份混勻形成物料；另取2％氨水465份；先將氨水加入低壓反應(yīng)釜中，開(kāi)啟低速攪拌，將混勻后的物料從加料口緩慢加入反應(yīng)釜；物料占原料總和的33.0％；加完料后，關(guān)閉加料口，升溫至90℃，控制壓力0.1mpa，攪拌速度升至300r/min，反應(yīng)2.5h，形成料漿；將料漿放出，測(cè)其顆粒粒度和固體含量，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1；再將料漿經(jīng)噴霧干燥和旋風(fēng)分離，得到三聚氰胺氰尿酸產(chǎn)品；測(cè)所得三聚氰胺氰尿酸鹽的成分和粒度，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

實(shí)施例4

一種高性能三聚氰胺氰尿酸鹽，其原料按重量份數(shù)計(jì)，包括三聚氰胺115份、三聚氰酸120份、改性劑(改性劑組成：硅藻土44.5％、三聚氰酸一酰胺10％、三聚氰酸二酰胺45％、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.5％)10份及氨水600份。

一種高性能三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法，包括以下步驟：

稱取以上三聚氰胺115份，三聚氰酸120份，改性劑10份混勻形成物料；另取5％氨水600份；先將氨水加入低壓反應(yīng)釜中，開(kāi)啟低速攪拌，將混勻后的物料從加料口緩慢加入反應(yīng)釜；物料占原料總和的29.0％；加完料后，關(guān)閉加料口，升溫至95℃，控制壓力0.3mpa，攪拌速度升至300r/min，反應(yīng)2.0h，形成料漿；將料漿放出，測(cè)其顆粒粒度和固體含量，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1；再將料漿經(jīng)噴霧干燥和旋風(fēng)分離，得到三聚氰胺氰尿酸產(chǎn)品；測(cè)所得三聚氰胺氰尿酸鹽的成分和粒度，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

對(duì)比例1

傳統(tǒng)工藝制備的三聚氰胺氰尿酸鹽：其原料按重量份數(shù)計(jì)，包括三聚氰胺50份、氰尿酸50份、水900份。

傳統(tǒng)工藝制備的三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法：在反應(yīng)釜中先加入800份水，然后再加入100份氰尿酸，攪拌升溫至90℃左右，加入100份三聚氰胺，升溫至100℃，攪拌反應(yīng)4h，生成三聚氰胺氰尿酸鹽的料漿，將料漿放出，測(cè)其顆粒粒度和固體含量，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1；將淤漿依次過(guò)濾、干燥、粉碎獲得三聚氰胺氰尿酸鹽產(chǎn)品。測(cè)所得三聚氰胺氰尿酸鹽的成分和粒度，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

對(duì)比例2

氨水體系制備的三聚氰胺氰尿酸鹽：其原料按重量份數(shù)計(jì)，包括三聚氰胺100份、氰尿酸103份、氨水800份。

氨水體系制備的三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法：在反應(yīng)釜中先加入800份5％氨水，然后再加入103份氰尿酸，攪拌升溫至90℃左右，加入100份三聚氰胺，升溫至95℃，攪拌反應(yīng)2h，生成三聚氰胺氰尿酸鹽的料漿，將料漿放出，測(cè)其顆粒粒度和固體含量，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1；將淤漿依次過(guò)濾、干燥、粉碎獲得三聚氰胺氰尿酸鹽產(chǎn)品。測(cè)所得三聚氰胺氰尿酸鹽的成分和粒度，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1實(shí)施例1-5和對(duì)比例1-2的料漿性質(zhì)及三聚氰胺氰尿酸鹽性質(zhì)對(duì)比

該結(jié)果表明，由本發(fā)明提供的三聚氰胺氰尿酸鹽的原料組分和制備工藝制備得到三聚氰胺氰尿酸鹽的純度，分散性和流動(dòng)性均優(yōu)于傳統(tǒng)的方法和原料組分制備得到的三聚氰胺氰尿酸鹽；

應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

分別取實(shí)施例1-4和對(duì)比例1-2制備得到的三聚氰胺氰尿酸鹽，以6份三聚氰胺氰尿酸添加至94份的pa6中混合后，用雙螺桿擠出機(jī)中擠出切粒，烘干后再加入到雙螺桿注塑機(jī)中，融熔共混，注塑成標(biāo)準(zhǔn)試樣，對(duì)其分別進(jìn)行性能檢測(cè)，其中，拉伸強(qiáng)度(mpa)采用iso527～2，斷裂伸長(zhǎng)率(％)采用iso527～2，阻燃等級(jí)采用ul94垂直燃燒試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2本發(fā)明實(shí)施例1-4和對(duì)比例1-2制備的三聚氰胺氰尿酸鹽的應(yīng)用性能對(duì)比

采用本發(fā)明實(shí)施例提供的配方和各組分的配比范圍內(nèi)制備得到的三聚氰胺氰尿酸鹽，具有熱穩(wěn)定性好，阻燃效率高，分散性好，綜合性能優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)；該制備三聚氰胺氰尿酸鹽的方法，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)周期短，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，制備得到的產(chǎn)品力學(xué)性能和阻燃性能極佳。

以上所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。