專利名稱：一種大粒徑三聚氰胺氰尿酸鹽及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子化學(xué)領(lǐng)域的阻燃劑，具體是一種大粒徑三聚氰胺氰尿酸鹽及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
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(yīng)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(diǎn)。目前MCA的制備一般是以水為介質(zhì)，以三聚氰胺和氰尿酸為原料，進(jìn)行成鹽反應(yīng)，然后經(jīng)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(chǎn)品晶體堆積密度小，存在二次團(tuán)聚現(xiàn)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(dǎo)致阻燃性不穩(wěn)定，物理機(jī)械性能下降，制品表面顏色不均等現(xiàn)象，另外使用過程中還容易出現(xiàn)揚(yáng)灰嚴(yán)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)的三聚氰胺氰尿酸產(chǎn)品平均粒徑在2.5-6.0ym0但該生產(chǎn)方法無法有效控制MCA晶體的平均粒徑，產(chǎn)品用于制備尼龍阻燃母粒，只能達(dá)到35-45%的濃度。中國專利文獻(xiàn)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(zhǔn)備原料，反應(yīng)釜內(nèi)加入三聚氰胺和氰尿酸總質(zhì)量3-6倍的水作為溶劑，將氰尿酸加入反應(yīng)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(yīng)1.5h 5h，得到白色淤漿，淤漿經(jīng)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(chǎn)品平均粒徑過大，使用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，提供一種平均粒徑為4_8μπι的大粒徑三聚氰胺
氰尿酸鹽產(chǎn)品。本發(fā)明需要解決的另一技術(shù)問題是，提供一種平均粒徑為4-8 μ m的大粒徑三聚氰胺氰尿酸鹽的制備方法。本發(fā)明的大粒徑三聚氰胺氰尿酸鹽，其平均粒徑為4-8 μ m,堆積密度為0.7-0.8
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g/cm ο本發(fā)明大粒徑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(zhuǎn)移催化劑的水溶液，該水溶液由反應(yīng)物重量0.03-0.1%的相轉(zhuǎn)移催化劑溶解于反應(yīng)物重量10-30%的電導(dǎo)率不大于5 μ s/cm的去離子水中形成，在60-90°C下反應(yīng)0.5_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(zhuǎn)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。水淤漿的制備在中國專利文獻(xiàn)CN100532367C中申請人有進(jìn)一步公開。2)預(yù)干燥:對步驟I)的水淤漿進(jìn)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(jìn)行干燥和結(jié)晶。4)粉碎:輸入分級粉碎機(jī)內(nèi)分級粉碎，獲得大粒徑三聚氰胺氰尿酸鹽。本方法的特點(diǎn)是通過對生成的三聚氰胺氰尿酸鹽水淤漿采用階段加熱的方式進(jìn)行干燥和結(jié)晶，該方法能有效控制MCA晶體的平均粒徑，提高晶體結(jié)構(gòu)的完整性，制得三聚氰胺氰尿酸鹽具有大顆粒形態(tài)，根據(jù)不同的階段加熱，可制得平均粒徑范圍在4-8 μ m的不同產(chǎn)品。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)明大粒徑三聚氰胺氰尿酸鹽在制備高濃度尼龍阻燃母料中的應(yīng)用，所述母料載體為尼龍6，大粒徑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，`
大粒徑三聚氰胺氰尿酸鹽50-60%，
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(shè)定溫度為180-245°C，螺桿轉(zhuǎn)速為320rpm。 本發(fā)明制備方法簡單，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明產(chǎn)品平均粒徑為4-8 μ m，可廣泛用于橡膠、尼龍、環(huán)氧樹脂、丙烯酸乳液、塑料等制品的無鹵阻燃劑，并具有優(yōu)良的阻燃效果；尤其可用于制備高濃度尼龍阻燃母粒，三聚氰胺氰尿酸鹽濃度達(dá)到50-60%。也可作為玻纖增強(qiáng)PP的固體潤滑劑。
具體實施方式
:下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。制備實施例1
在700升臥式反應(yīng)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(dǎo)率不大于5 μ s/cm)和0.19kg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可自由流動的水淤漿。繼續(xù)加熱攪拌干燥，溫度為110°C，45分鐘，控制水分在10±1%，形成可流動粉體。將其輸入高溫臥式干燥器，180°C保持30分鐘，升到240 ± I (TC保持60分鐘，280 ± I (TC，保持40分鐘。冷卻，溫度120°C，粉碎。得到370.8kg純度99.93%，平均粒徑為5.47 μ m,堆積密度為0.77 g/cm3,水份0.03%的大顆粒三聚氰胺氰尿酸(以下簡稱為產(chǎn)品)。制備實施例2同實施例1形成可流動粉體，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純度99.92%，堆積密度為0.79 g/cm3,平均粒徑為6.02 μ m,水份0.03%的產(chǎn)
品O制備實施例3同實施例1形成可流動粉體，將其輸入高溫臥式干燥器，180°C保持30分鐘，280± 10°C，保持60分鐘。冷卻，溫度120。。，粉碎，得到370.2kg純度99.87%，堆積密度為
0.72 g/cm3,平均粒徑為4.25 μ m,水份0.03%的產(chǎn)品。制備實施例4在700升臥式反應(yīng)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37.2kg去離子水(電導(dǎo)率不大于5 μ s/cm)和0.19kg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%，形成可流動粉體。將其輸入高溫臥式干燥器，180°C保持30分鐘，升到240±10°C保持60分鐘，280±10°C，保持40分鐘。冷卻，溫度120°C，粉碎。得到370.1kg純度99.36%，堆積密度為0.74 g/cm3,平均粒徑為5.65 μ m,水份0.06%的產(chǎn)品。制備實施例5在700升臥式反應(yīng)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111.6kg去離子水(電導(dǎo)率不大于5 μ s/cm)和0.19kg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IlO0C, 145分鐘后得到水分達(dá)到10.6%，形成可流動粉體，后同實施例1。得到368.2kg純度
99.93%，堆積密度為0.73 g/cm3,平均粒徑為4.73 μ m,水份0.06%的產(chǎn)品。對比實施例1:在1000升反應(yīng)器中加入800升水，將55kg三聚氰胺和55.5kg氰尿酸混合均勻物加入，攪拌加熱，I小時溫度升到80°C，形成水淤漿。80 90°C保持2小時，過濾，干燥，粉碎，得至IJ 98kg純度99.7%，堆積密度為0.26 g/cm3,粒徑為1.57 μ m,水份0.04%三聚氰胺氰尿酸。對比實施例2:在500升反應(yīng)器中加入300升水和0.19kg四甲基氫氧化銨，40°C攪拌20分鐘，將185kg三聚氰胺(純度99.5%)和187kg氰尿酸(純度98.5%)混合均勻物加入，攪拌加熱，I小時溫度升到80°C，形成水淤漿。80 90°C保持2小時，得到可流動的產(chǎn)品水淤漿，將淤漿輸入臥式干燥器，90°C真空下干燥，得到含水量5 %左右烘干物，繼續(xù)加熱到150°C后，在70分鐘升到250°C，保溫60分鐘，然后真空脫揮20分鐘，粉碎，得到369kg純度99.9%，粒徑為
3.55 μ m,堆積密度為0.72 g/cm3,水份0.05%的三聚氰胺氰尿酸。應(yīng)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
三聚氰胺氰尿酸鹽不同比例· 硬脂酸鈣0 1% (重量)
抗氧劑10100.2% (重量)
抗氧劑1680,1% (重量)
設(shè)定溫度為180-245°C，螺桿轉(zhuǎn)速為320rpm。表I本發(fā)明產(chǎn)品制得的尼龍母料性能對比表
權(quán)利要求
1.一種大粒徑三聚氰胺氰尿酸鹽，其特征在于其平均粒徑為4-8 μ m，堆積密度為0.7-0.8 g/cm3。
2.一種如權(quán)利要求1所述的大粒徑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(zhuǎn)移催化劑的水溶液，該水溶液由反應(yīng)物重量0.03-0.1%的相轉(zhuǎn)移催化劑溶解于反應(yīng)物重量10-30%的電導(dǎo)率不大于5 μ s/cm的去離子水中形成，在60-90°C下反應(yīng)0.5_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(zhuǎn)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(yù)干燥:對步驟I)的水淤漿進(jìn)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(jìn)行干燥和結(jié)晶; 4)粉碎:輸入分級粉碎機(jī)內(nèi)分級粉碎，獲得大粒徑三聚氰胺氰尿酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大粒徑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(jù)權(quán)利要求3所述的大粒徑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(quán)利要求1所述的大粒徑三聚氰胺氰尿酸鹽在制備高濃度尼龍阻燃母料中的應(yīng)用，其特征在于所述母料載體為尼龍6，大粒徑三聚氰胺氰尿酸鹽的重量為50-60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大粒徑三聚氰胺氰尿酸鹽在制備高濃度尼龍阻燃母料中的應(yīng)用，其特征在于按重量百分比， 大粒徑三聚氰胺氰尿酸鹽50-60%， 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(shè)定溫度為180-245°C，螺桿轉(zhuǎn)速為320rpm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大粒徑三聚氰胺氰尿酸鹽及其制備方法和應(yīng)用。它需要解決的技術(shù)問題是，提供一種平均粒徑為4-8μm的大粒徑三聚氰胺氰尿酸鹽產(chǎn)品、及其制備方法。制備方法按如下步驟，1)制備水淤漿；2)預(yù)干燥；3)階段加熱溫度范圍為80-350℃，分為2-8段加熱，逐段升高，每段加熱時間為10-100分鐘，進(jìn)行干燥和結(jié)晶；4)粉碎。
文檔編號C08K5/526GK103073515SQ20121052016
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)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