物質定義
三聚氰胺(英文名:Melamine),是一種三嗪類含氮雜機化工原料。簡稱三胺,俗稱密胺、蛋白精,又叫2,4,三嗪-2,4,6-三胺、2,4,6-三氨基脲、三聚氰醯胺、氰脲三醯胺。
物理性質
三聚氰胺性狀為純白色單斜稜晶體,不可燃,無味,低毒,密度1.573g/cm3(16℃)。常壓熔點354℃,急劇加熱則分解:快速加熱升華,升華溫度300℃。在水中溶解度隨溫度升高而增大,在20℃時,約為3.3g/L,即微溶於冷水,溶於熱水,極微溶於熱乙醇,不溶於醚、苯和四氯化碳,可溶於甲醇、甲醛、乙酸、熱乙二醇,甘油等
化學性質
呈弱鹼性(pH值=8),與鹽酸、硫酸、硝酸、乙酸、草酸等都能形成三聚氰胺鹽。在中性或微鹼性情況下,與甲醛縮合而成各種羥甲基三聚氰胺,但在微酸性中(pH值5.5~6.5)與羥甲基的衍生物進行縮聚反應而生成樹脂產物。遇強酸或強鹼水溶液水解,胺基逐步被羥基取代,先生成三聚氰酸二醯胺,進一步水解生成三聚氰酸一醯胺,最後生成三聚氰酸。
合成工藝
三聚氰胺最早被李比希於1834年合成,早期合成使用雙氰胺法:由電石(CaC2)製備氰胺化鈣(CaCN2),氰胺化鈣水解後二聚生成雙氰胺(dicyandiamide)再加熱分解製備三聚氰胺。目前因為電石的高成本,雙氰胺法已被淘汰。與該法相比,尿素法成本低,目前較多採用。尿素以氨氣為載體,矽膠為催化劑,在380-400℃溫度下沸騰反應,先分解生成氰酸,並進一步縮合生成三聚氰胺。反應式為:6CO(NH2)2—C3N6H6+6NH3+3CO2
生成的三聚胺氣體經冷卻捕集後得粗品,然後經溶解,除去MP雜質,重結晶得成品。尿素法生產三聚氰胺每噸產品消耗尿素約3800㎏、液氨500㎏。
工藝分類
按照反應條件不同,三聚氰胺合成工藝又可分為高壓法(7-10MPa,370-450℃,液相)、低壓法(0.5-1MPa,380-440℃,液相)和常壓法(﹤0.3MPa,390℃,氣相)三類。
國外三聚氰胺生產工藝大多以技術開發公司命名,如德國巴斯夫(BASF Process)、奧地利林茨化學法(Chemical Linz Process)、魯奇法(Lurgi Process)、美國聯合信號化學公司化學法(Allied Signal Chemical)、日本新日產法(Nissan Process)等。這些生產工藝按合成壓力不同,可基本劃分為高壓法、低壓法和常壓法三種工藝。目前世界上技術先進、競爭力較強的主要有日本新日產Nissan法和義大利Allied-Eurotechnica的高壓法,荷蘭DSM低壓法和德國BASF的常壓法。
中國三聚氰胺生產企業多採用半乾式常壓法工藝,該方法是以尿素為原料0.1MPa以下,390℃左右時,以矽膠做催化劑合成三聚氰胺,並使三聚氰胺在凝華器中結晶,粗品經溶解、過濾、結晶後製成成品。
(2)三聚氰胺聚合物結構所決定的材料性能
三聚氰胺縮甲醛樹脂(MF)又稱密胺甲醛樹脂,由三聚氰胺與甲醛縮聚交聯而成。生成的交聯鍵為醚鍵—CH2OCH2—和次甲基鍵—CH2—,從而形成不熔不溶的題型結構產物。
醚鍵—CH2OCH2—為柔性鍵使材料具有較好的抗衝擊性,抗磨損性。
次甲基鍵—CH2—提高材料耐熱性
氰鍵—CN—使材料具有優秀的抗化學腐蝕性,有高光澤,且易上色,提高抗剛強度和硬度。
綜上所述:
材料所具有的特性為: 抗壓性強,抗磨損性
有高光澤,易上色
優秀的抗化學物質腐蝕
防熱,防火
良好的電絕緣性