Цианурат меламина (MCA): когда-то безгалогенный антипирен, анализ его преимуществ и недостатков

Цианурат меламина (MCA): когда-то безгалогенный антипирен, анализ его преимуществ и недостатков

1. Обзор

Цианурат меламина (MCA) с молекулярной формулой C.₆H₃N₉O₃, представляет собой соединение, полученное кислотно-щелочной реакцией соли меламина и циануровой кислоты. MCA обладает преимуществами хорошей термостойкости, водостойкости, низкого дымообразования, низкой цены и т. д. В настоящее время цианурат меламина используется для улучшения огнестойкости PA6, ПП и ПБТ.В настоящее время цианурат меламина широко используется для улучшения огнезащитных и противокапельных свойств PA6, ПП и ПБТ и дает хорошие результаты.

MCA представляет собой большую плоскую молекулу, образованную в результате непрерывного расширения меламина и циануровой кислоты за счет водородных связей.Образование этой молекулы обусловлено тем, что молекулы меламина и циануровой кислоты представляют собой плоскосопряженные триазином молекулы, меламин имеет три комплексные группы, а циануровая кислота имеет три втор-амино или гидроксильные группы (взаимные изомеры), и обе они образуют девять водородные связи в трех направлениях, которые самособираются в огромную плоскую сеть водородных связей с регулярной структурой, образующую MCA.Эти двое образуют девять водородных связей в трех направлениях, таким образом самособираясь в большую плоскую сеть водородных связей с регулярной структурой, образуя молекулу MCA.

МКА представляет собой твердый порошок белого цвета, без запаха и вкуса, с высоким содержанием азота (48%±2%) и плотностью 1,5 г/см.³.Благодаря своей ламеллярной структуре он оказывает смазывающее ощущение.Соединение гидрофильно, нерастворимо в воде, спиртах, эфирах и эфирных растворителях, растворимость очень низкая, но может хорошо диспергироваться в масляных средах с высокой стабильностью, при 320 ℃ начинает сублимироваться, но не разлагается, температура разложения около 440 ~ 450 ℃.

MCA - это азотсодержащие продукты тонкой химической обработки, разработанные за рубежом в конце 1970-х годов. Китай начал разработку продуктов MCA в начале 1980-х годов в 4-м положительном горючем топливе на основе фосфора, впервые использованном в механических смазочных материалах, наряду с разработкой В промышленности конструкционных пластмасс рыночный спрос на МКА постепенно растет, и во второй половине 2017 года на рынке наблюдался переизбыток МКА.

2. Метод синтеза цианурата меламина.

Метод производственного процесса MCA представляет собой в основном метод образования солей в водной фазе меламина и циануровой кислоты.Меламин и циануровую кислоту помещают в воду в соответствии с эквимолярным соотношением, а соотношение воды к общей массе меламина и циануровой кислоты составляет 100:(8~12), нагревают до 85~95℃, реагируют в течение примерно 1 часа и затем фильтруют, чтобы получить продукт MCA.

3. Характеристика цианурата меламина.

На следующем рисунке показаны инфракрасные спектры МКА, в которых 3391 см-1.^-1 - пик поглощения телескопической вибрации NH, а

3230 см^-1 - характерный пик поглощения гидроксильной группы, а наличие нескольких пиков поглощения в диапазоне 3000~2500 см-доказывает существование пиков гидроксильной связи, что вызвано эффектом водородной связи в молекуле МКА, 1738 см-1.^-1 — телескопический пик поглощения колебаний группы C=O, 1664 см.^-1 – телескопический пик поглощения колебаний структуры C=N на триазиновом кольце, а 1449 см–1.^-1 – пик поглощения телескопических колебаний структуры C=N на триазиновом кольце и 1449 см-1 – пик поглощения валентных колебаний.

Кривая теплопотерь МКА при N₂ Атмосфера показана на рис. Температура разложения 1% превышает 320 ℃.

4. Механизм огнестойкости циануратов меламина.

MCA в основном играет роль огнезащитного состава в газовой фазе, когда он является огнезащитным.MCA поглощает тепло, сублимирует и разлагается в процессе сгорания, отводя тепло, и в то же время разлагает и выделяет инертные газы, такие как аммиак, которые разбавляют кислород и горючие газы, чтобы сделать материал огнестойким в соответствии с к высокой производительности.Благодаря газофазному огнезащитному механизму MCA также делает огнестойкий нейлон (без стекловолокна) при нагревании до 600 ℃ C, количество углеродного остатка обычно равно 0.

5. Основные области применения цианурата меламина (MCA)

MCA обычно используется в качестве антипирена нейлона, каучука, фенольной смолы, эпоксидной смолы, акриловой эмульсии, ПВХ и других олефинов с низкой дозировкой и хорошим огнезащитным эффектом.В то же время MCA также является хорошей добавкой к смазочным материалам, матирующим агентом и добавкой к пластику для гальванического покрытия.

(1) Огнестойкий нейлон MCA

Добавление 8% MCA в PA6 может привести к тому, что нейлон достигнет уровня UL94 V-0, но это нестабильно.Обычно из 5 тестовых образцов 1-2 вызывают явление капельного зажигания, даже если увеличение количества MCA не может изменить ситуацию.Однако наноразмерный MCA обладает более стабильным огнезащитным эффектом PA6, добавление 8% MCA может привести к тому, что PA6 достигнет класса UL94 V-0.

Прочность на разрыв огнезащитной системы MCA PA6 ниже, чем у чистой системы PA6, лишь незначительное снижение;его ударная вязкость примерно на 13% ниже, чем у изделий из чистого нейлона;однако его огнезащитные характеристики значительно улучшены, значение LoI с 22,3% до 28,5%, уровень огнестойкости UL94 с V-2 до V-0: скорость течения расплава немного увеличивается, но наноразмерный MCA приведет к уменьшению скорости течения расплава. и снижение текучести.Однако наноразмерный МКА приведет к уменьшению скорости течения расплава и снижению текучести.

Добавление MCA в стекловолокно (GF)/PA66 может привести к тому, что композиты GE/PA66 достигнут уровня V-0 UL 94;Кристаллы МКА равномерно диспергированы в нейлоновой матрице, и во время горения МКА разлагается за счет собственного поглощения тепла, генерирует негорючий газ, реализует огнезащитный эффект в газовой фазе и оставляет наноразмерные поры на остаточной углеродной поверхности композиционных материалов.

(2) синергетический антипирен MCA PET

MCA наносится на огнестойкие клейкие ленты PET.Добавляя МКА в клеевой раствор клейких лент PET, клейкие ленты PET могут иметь лучшие огнезащитные свойства, т. е. обугливаться, скручиваться и самозатухать при возгорании.

Кроме того, МКА также использовали для приготовления смешанного антипирена МКА PET, при содержании фосфора 0,6% и добавке МКА 5% предельный кислородный индекс композиционного материала достигал 28% и UL 94 В- 0.Это показывает, что добавление МСА улучшает огнезащитные свойства PET.

(3) Огнестойкий жесткий пенополиуретан (RPUF/MCA)

МСА использовали в качестве антипирена для приготовления RPUF/MCA.Благодаря содержанию 30 частей MCA композиты RPUF/MCA достигли уровня V-1 по UL94 с предельным кислородным индексом 22,0%.Добавление МСА снизило как начальную температуру термического разложения, так и плотность дыма сгорания композитов, что эффективно улучшило огнезащитные свойства композитов.

6. Преимущества и недостатки МКА

1. Высокая термическая стабильность: MCA может поддерживать стабильный огнезащитный эффект при высокой температуре, не легко разлагается и может эффективно снижать эффективность горения материала.

2. Превосходный огнезащитный эффект: MCA может образовывать защитный слой в материале, эффективно изолировать источник горения, снижать скорость распространения пламени и улучшать огнезащитный класс материала.

3. Не содержит галогенов: MCA не содержит токсичных элементов, таких как бром и хлор.4.

4. Хорошая стойкость к тепловому старению: MCA обладает хорошей стойкостью к тепловому старению материала, что может продлить срок службы материала.

5. Небольшое влияние на свойства материала: MCA оказывает небольшое влияние на физические свойства и технологические свойства материала и имеет широкий спектр применения.

Однако у цианурата меламина есть некоторые недостатки.Во-первых, в процессе его производства могут образовываться токсичные газы, вызывающие загрязнение окружающей среды.Во-вторых, цена цианурата меламина высока, что увеличивает себестоимость продукта.Кроме того, при высоких температурах цианурат меламина может выделять токсичные газы, которые могут повлиять на здоровье человека.

Поэтому при использовании цианурата меламина необходимо обращать внимание на его воздействие на окружающую среду и здоровье и искать более экологически чистые и безопасные альтернативы для содействия устойчивому развитию антипиренов.В то же время, с ростом осведомленности об охране окружающей среды, экологически чистые и безгалогенные антипирены станут будущей тенденцией развития.