三聚氰胺的结构制备及其应用综述概况

三聚氰胺的结构、制备及其应用

摘要：三聚氰胺是一种低毒化工原料，但长期或反复摄入可能对人体的肾与膀胱产生影响，导致结石。三聚氰胺的生产工艺可分为双氰胺法和尿素法两种，而以尿素法更常用。介绍了三聚氰胺的性质、毒性危害和合成工艺，以及国内外三聚氰胺的产需情况。

关键词：三聚氰胺；性质；生产；应用

1.引言

“三鹿奶粉”事件后，“三聚氰胺”这个化学名词越来越被人们所耳熟。本文就三聚氰胺的性能、用途、生产及其应用情况作一粗浅的解析。

2.三聚氰胺性质及结构[1]

三聚氰胺俗称蜜胺，分子式: C3N6H6，分子量:126.12，其结构如下：

NH2NNH2NNNH2

三聚氰胺性状为纯白色单斜晶体，无毒，无味。密度:1570kg/m3，堆积密度:700一90kg/m3，熔点:在常压下，354℃分解，升华，比热:1.47 3kJ/kg·℃，能溶解于甘油、毗咤、热乙二醇、乙酸、甲醛等有机溶剂。三聚氰胺呈弱碱性，能够与各种酸分应生成三聚氰胺盐。在强酸和强碱液中，三聚氰胺发生水解，胺基逐步被轻基取代，生成三聚氰胺二

酞胺，三聚氰胺一酞胺和三聚氰酸。三聚氰胺与醛类反应生成加成化合物，其中三聚氰胺与甲醛水溶液的反应是最重要的。

3.三聚氰胺的生产工艺[2]

三聚氰胺的生产工艺按原料可分为双氰胺法和尿素法两种。

双氰胺法先由电石(CaQ)制成氰胺化钙(CaCN2)，氰胺化钙水解后二聚生成双氰胺，再加热分解制备三聚氰胺。目前因为电石的高成本，双氰胺法已被淘汰。

与双氰胺法相比，尿素法成本低，目前大都采用此法。尿素以氨气为载体，硅胶为催化剂，在380℃～400℃温度下沸腾反应，先分解生成氰酸，并进一步

缩合生成三聚氰胺。反应方程式为：

6 CO（NH2)2 → C3N6H6 + 6 NH3 + 3 CO2

生成的三聚氰胺气体经冷却捕集后得粗品，然后经溶解，除去杂质，重结晶得成品。尿素法生产三聚氰胺每吨产品消耗尿素约3 800 kg、液氨500 kg。

按照反应条件不同，三聚氰胺合成工艺又可分为高压法(7 MPa～10 MPa，370℃--450℃，液相)、低压法(0．5 MPa～1 MPa，380℃--440℃，液相)和常压法(<0．3 MPa，390℃，气相)三类。

目前世界上技术先进、竞争力较强的主要有日本新日产Nissan法、意大利Allied—Eurotechnica的高压法、荷兰DSM低压法和德国BASF的常压法。

我国三聚氰胺生产企业多采用半干式常压法工艺。

4.三聚氰胺的应用

三聚氰胺是一种用途广泛的基本有机化工中间产品，可以作发泡剂、阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂和绝缘材料。最主要的用途是作为生产三聚氰胺甲醛树脂(MF)的原料，广泛运用于木材加工、塑料、涂料、造纸、纺织、皮革、电气、医药等行业，是发展精细化工和塑料工业不可或缺的有机化工原料。

三聚氰胺作为粘合剂用于木才精加工，对于改善制品性能，减少甲醛释放量，提高环境质量具有良好的功效。在涂料工业中三聚氰胺可用于外墙高级涂料。

此外，三聚氰胺还广泛应用于餐具、电器零件、日用消费品以及轨道车辆、航天、汽车、建筑、空调、声学实验室、录音棚等新型产业领域。

4．1三聚氰胺作阻燃剂

三聚氰胺及其盐类（如草酸盐、磷酸盐、焦磷酸盐等）应用于高聚物阻燃系统时，其分解时产生的烟的毒性、腐蚀性较低，这一点非常符合日益提高的环保安全要求，且它们在热解时可以放出不支持燃烧的气体，如氮气，水蒸气等，并且三聚氰胺及其某些盐类，在高温下不仅本身的成炭量高，而且会影响其所组成的高聚物的熔化，促进高聚物的炭化，从而更好地起到阻燃效果[3]

4．2三聚氰胺作改性剂

为了改善室内胶合板用胶粘剂———脲醛（UF）树脂胶的耐水性能，可利用带有环状

分子的三聚氰胺进行改性，从而发展了三聚氰胺—尿素—甲醛（MUF）共缩聚液体树脂[4]

4．3三聚氰胺作含银废液处理与回收剂

由于三聚氰胺特殊的分子结构：分子中有三个自由氨基，芳环上还含有三个氮原子，能与金属银离子发生络合及氧化还原反应，故对银离子有良好的吸附性能，且具有比其他芳香族聚合物快得多的吸附速度。同时，三聚氰胺对其它重金属离子（如Pb2+、Cu2+ 等）也有一定的吸附能力。因此，三聚氰胺是一种价廉易得的优良的含银废液处理与回收剂，具有广阔的应用前景[5]

4．1三聚氰胺在聚氨酯泡沫中的应用

三聚氰胺具有显著的热稳定性、阻燃性、环保性以及优异的机械性能和耐老化、耐化学试剂等性能。三聚氰胺不可燃，加热易升华，急剧加热则会分解。它之所以成为优良的阻燃剂主要是因为:在250一450℃发生分解反应，吸收大量的热，并放出氨而形成多种缩聚物，能够影响材料的熔化行为，并加速其碳化成焦，价廉、无腐蚀性，对皮肤和眼睛无腐蚀刺激作用，也不是致癌物[6]。以其为主要原料及添加剂的化工产品很多，其中不少产品有很广泛的应用。阻燃剂是高分子材料加工的重要助剂之一，三聚氰胺作为聚氨酯泡沫塑料的一种重要阻燃剂，其独特的阻燃性和抑烟性，引起人们的重视。

三聚氰胺是一种用于模塑聚氨酯泡沫的固体阻燃剂[7]，主要通过分解吸热发挥阻燃效果，在欧洲已大量使用。三聚氰胺研成微细颗粒，加人到聚醚多元醇中使用，多用于软泡的阻燃。

聚醚型聚氨酯材料广泛应用于军工和民用领域。聚氨酯材料燃烧时浓烈的烟雾可以使

人窒息，严重污染环境。在军事方面，浓烈的烟雾易使武器的发射地点、发射轨迹暴露给敌方，而且可能阻断或影响可见光、红外光、激光和雷达微波的透过，影响武器制导信号的传播和接收，进而影响武器控制乃至使操作失控。邹德荣[8]等研究了固体火箭发动机隔热内衬用聚醚型聚氨酯弹性体的成雾性问题，发现三聚氰胺作聚氨醋的阻燃抑烟剂时，其消烟效果非常好。主要原因是三聚氰胺在高温下吸热分解，放出氮气，能促进泡沫炭保护层的形成，有效地抑制制品进一步燃烧，同时，聚氨酯与三聚氰胺的分解产物可以形成一系列酸，促使聚醚型聚氨酯进一步脱水炭化，其分解产物在气相中可以作为自由基终止剂，干扰燃烧链等，阻止燃烧的延续[9]。

三聚氰胺作为添加型阻燃剂用于聚氨酯泡沫，如果要达到很好的阻燃效果，往往需要很大的添加量，势必会影响到高聚物的其他性能，因此，实际生产中通常将三聚氰胺与其他阻燃剂配合使用。

5.结束语

随着对三聚氰胺、MF 树脂及其改性产品的应用研究不断深入，它们在建筑、涂料、纺织、皮革等传统领域获得广泛应用，在气凝胶、微胶囊等新型领域的应用也将逐步扩大，但需加强对生产和流通环节的管理，确保三聚氰胺合理、规范的使用。

参考文献：

[1] 邢其彀．徐瑞秘基础有机化学(第二版) [M]．高等教育出版社，1993

[2] 王会串．三聚氰胺的生产工艺与应用前景[J]．精细与专用化学品，2007，15(11)：33—36．

[3] 欧育湘，赵毅，韩廷解，钟柳.环境友好型阻燃剂三聚氰胺及其盐类[J].塑料，2009，38（2）:35-37.

[4] 闫文涛，张永娟，张雄.改性三聚氰胺一尿素一甲醛共缩聚树脂胶粘剂的合成[J].固胶粘剂，2008，17（9）：31-34.

[5] 黄美荣，李振宇，谢芸，李新贵.三聚氰胺对银离子的吸附性能[J].工业水处理，2006，26（1）：36-39.

[6] 欧育湘.实用阻燃技术[M].北京:化学工业出版社，2002,203一205

[7] MadajE J ,USP,5229427，1993

[8] 邹德荣，王维明，王宏，等.低烟聚醚聚氨醋弹性体材料研究[J].聚氨醋工业，2001，16(2):13~16

[9] 邹德荣.低特征信号PP衬层用阻燃消烟剂研究·推进技术论文集，扬州，1999,78