[发明专利]一种水热法合成纳米级三聚氰胺氰尿酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种水热法合成纳米级三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）的方法。

背景技术

三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）通常为白色粉末，无毒、无味，有滑腻感，比重1.5，难溶于水和一般有机溶剂。作为阻燃剂，MCA具有优良的阻燃性能，发烟量小，在加工过程中还可以起到润滑作用，被广泛用于聚酰胺，环氧树脂、酚醛树脂以及聚烯烃材料中。

目前MCA常用制备方法：

1，高温熔融法：此法直接将三聚氰胺与氰尿酸在高温条件（300℃）下熔融反应来合成三聚氰胺氰尿酸盐。

2，尿素法：此法在尿素热解生成氰尿酸的同时, 加入三聚氰胺进行反应, 或将尿素和三聚氰胺一同加入进行热熔融, 一步反应生成粗品, 经酸煮、水洗、干操等工序精制得到产品。该方法原料价廉易得、产品质量好、生产成本低，经济效益较好。例如有刘开宇[精细化工中间体,2001,31（4）：27-28]采用尿素为原料，通过两步法制得了MCA。 

3，氰尿酸法：由等摩尔的三聚氰胺和氰尿酸溶于水中制成悬浮液, 然后在90-95℃下反应数小时, 待料浆明显变粘稠后继续反应一段时间, 再经过滤、干燥、破碎得到三聚氰胺氰尿酸盐。例如CN101200453通过在反应体系中加入尿素或者缩二脲为催化剂，调节PH值为9，在80-105℃反应30-50min，制得了粒径在50um左右的三聚氰胺氰尿酸盐。

目前使用得最多的方法为氰尿酸法，因为该法工艺简单，产率高，对环境友好。但不论是上面任何一种方法，获得的三聚氰胺氰尿酸盐颗粒粒径都比较大，为微米级别，当加入聚合物基体中时，对聚合物本身的力学性能有非常大的影响[矿冶工程，2009,29（3）：88-90]。

发明内容

本发明目的是提供一种利用水热法合成纳米级三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）的方法。

本发明提出的水热法合成纳米级三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）的方法，具体步骤如下：

将三聚氰胺与氰尿酸按质量比1:0.8-1.3的比例加入蒸馏水中，然后加入表面活性剂，搅拌均匀之后加入反应釜中，控制反应温度于120-180℃之间，反应时间为1-5小时；反应完成后将反应釜在室温下自然冷却，将三聚氰胺氰尿酸盐浆料离心，以蒸馏水清洗数遍，并在80℃下真空干燥超过48小时，得到干燥的纳米级三聚氰胺氰尿酸盐粉末；其中：蒸馏水用量为10-40倍三聚氰胺与氰尿酸的质量之和，表面活性剂用量为三聚氰胺与氰尿酸质量之和的0.5%-4%。

本发明中，所用原料：三聚氰胺（纯度>98%，工业级）、氰尿酸（纯度>95%，工业级）。

本发明中，表面活性剂采用聚乙二醇、二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT）、十二烷基苯磺酸钠、甘胆酸钠、2—烷基咪唑啉、2—烷基氨基乙基咪唑啉、十六烷基溴化吡啶、烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、烷基二甲基磺乙基甜菜碱、烷基二甲基磺丙基甜菜碱、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(司盘)、吐温、十二烷基硫酸钠或十六烷基三甲基溴化胺等中任一种。

本发明的有益效果在于将反应的体系在高压反应釜这个密闭的容器中，并将反应温度加热到溶剂沸点以上，利用蒸气在密闭的容器中形成一个高温高压的特殊环境，并利用这个环境来制备纳米级别的三聚氰胺氰尿酸盐；通过在反应体系中加入表面活性剂，让表面活性剂附着在纳米三聚氰胺氰尿酸盐颗粒表面，阻碍其继续长大成为微米颗粒，并防止纳米颗粒团聚。

采用本申请方法制备的纳米三聚氰胺氰尿酸盐，粒径尺寸为40nm-200nm。

附图说明

图1为用激光粒度仪测得的纳米三聚氰胺氰尿酸盐的粒径分布图。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明，而不是限制本发明的范围。

实施例1：

将三聚氰胺与氰尿酸按质量比1:1的比例加入蒸馏水中，用量为20倍三聚氰胺与氰尿酸的质量之和，然后加入十六烷基三甲基溴化胺，用量为三聚氰胺与氰尿酸质量之和的1%，搅拌均匀之后加入反应釜中，控制反应温度于150℃之间，反应时间为3小时。反应完成后将反应釜在室温下自然冷却，将三聚氰胺氰尿酸盐浆料离心，并以蒸馏水清洗数遍，并在80℃下真空干燥超过48小时，得到干燥的、数均粒径为92nm的三聚氰胺氰尿酸盐粉末。

实施例2：