本發(fā)明涉及一種mca的制備方法，具體涉及一種分子自組裝制備mca的方法。屬于化學(xué)合成
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：mca，即三聚氰胺氰尿酸鹽，是上世紀(jì)80年代由日本最先開(kāi)發(fā)的一種阻燃劑。mca是無(wú)毒、無(wú)味、有滑膩感的白色粉末，比重1.5，難溶于水和大多數(shù)有機(jī)溶劑。由于其摩擦系數(shù)小，該產(chǎn)品最初用作固體潤(rùn)滑劑，后來(lái)逐步作為環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、聚酰胺等聚合物的阻燃劑使用。mca是由三聚氰胺與氰尿酸之間通過(guò)氫鍵復(fù)合形成的大平面分子復(fù)合體。因?yàn)槿矍璋泛颓枘蛩峋鶠槠矫婀曹椃肿咏Y(jié)構(gòu)的三嗪類(lèi)化合物，其中氰尿酸分子中三個(gè)羰基及三聚氰胺分子中三嗪環(huán)上的三個(gè)n原子為吸電子基團(tuán)，三聚氰胺分子中三個(gè)胺基與氰尿酸三個(gè)仲胺基為推電子基團(tuán)，因此兩者在其分子的三個(gè)方向上形成九個(gè)氫鍵鍵(n—h…o和n—h…n各三個(gè))，從而自組裝成具有規(guī)整結(jié)構(gòu)的巨大氫鍵網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)如下：mca的工業(yè)制備目前主要采用尿素法和氰尿酸法，前者以尿素和三聚氰胺為原料，先將尿素?zé)峤馍汕枘蛩?，再加入三聚氰胺進(jìn)行反應(yīng)，或者將尿素和三聚氰胺一同加熱熔融而制得mca，所得mca雜質(zhì)含量高。因此一般不采用該法，而是采用氰尿酸法來(lái)制備阻燃級(jí)mca產(chǎn)品。氰尿酸法合成工藝，以氰尿酸和三聚氰胺為原料，熱水作為分散介質(zhì)，在堿金屬鹽或其氫氧化物作催化劑條件下進(jìn)行分子復(fù)合生成mca。但氰尿酸合成工藝存在如下缺點(diǎn)：體系粘度大、傳質(zhì)傳熱困難、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)；水/反應(yīng)物配比高；使用堿金屬化合物催化劑，產(chǎn)品需洗滌純化。還有文獻(xiàn)報(bào)道通過(guò)引入有機(jī)溶劑對(duì)氰尿酸法合成mca的工藝進(jìn)行改進(jìn)，但有機(jī)溶劑的使用易造成環(huán)境污染。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種分子自組裝制備mca的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種分子自組裝制備mca的方法，是在三聚氰胺與氰尿酸的水基氫鍵復(fù)合反應(yīng)過(guò)程中，加入親水聚合物作為包覆材料，從而對(duì)生成的mca初級(jí)組裝體進(jìn)行包覆，分隔成若干個(gè)獨(dú)立反應(yīng)體系，降低整個(gè)反應(yīng)體系的粘度；其中，親水聚合物的添加量為三聚氰胺和氰尿酸總質(zhì)量的8.5～10％。優(yōu)選的，具體步驟是：在反應(yīng)容器中加入水和親水聚合物，攪拌，然后加入氰尿酸和三聚氰胺，升溫至70～100℃，保溫反應(yīng)1～10小時(shí)，經(jīng)后處理即得。進(jìn)一步優(yōu)選的，三聚氰胺和氰尿酸的摩爾比為1：0.8～1.2，兩者總量與水的質(zhì)量比為1：2～5。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述親水聚合物選自聚乙烯吡咯烷酮，乙基纖維素，或者羧甲基纖維素鈉。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述后處理步驟包括：過(guò)濾，洗滌，干燥和粉碎。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用親水聚合物作為包覆材料控制mca的自組裝過(guò)程，即在三聚氰胺與氰尿酸的水基氫鍵復(fù)合反應(yīng)過(guò)程中加入一定配比的親水聚合物，分散沉積在生成的mca表面，從而對(duì)mca初級(jí)組裝體進(jìn)行包覆，分隔成較小的獨(dú)立反應(yīng)體系，使得反應(yīng)體系的粘度始終保持在一個(gè)較低的水平。本發(fā)明的制備方法有效降低了水/反應(yīng)物配比，提高了反應(yīng)速率，增強(qiáng)了產(chǎn)品的阻燃性能，解決了傳統(tǒng)工藝中攪拌困難、廢水排放量大等難題，而且操作簡(jiǎn)便，綠色環(huán)保，適合工業(yè)化大生產(chǎn)。本發(fā)明通過(guò)加入聚合物包覆材料控制三聚氰胺和氰尿酸分子間的氫鍵復(fù)合，先將聚合物和水充分混合，然后加入三聚氰胺和氰尿酸，加快二者的反應(yīng)，對(duì)mca初級(jí)組裝體進(jìn)行包覆，抑制mca平面方向上的自組裝過(guò)程，減小所生成mca氫鍵復(fù)合體的分子體積，降低反應(yīng)體系粘度，濾液循環(huán)使用，無(wú)三廢排放，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，產(chǎn)品阻燃性能優(yōu)異。附圖說(shuō)明圖1是實(shí)施例1～4以及對(duì)比例1所得產(chǎn)物的熱重分析圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說(shuō)明的是，下述說(shuō)明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。實(shí)施例1：在反應(yīng)瓶中加入460g水、19.5g聚乙烯吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢瑁尤?29g(1mol)氰尿酸和100.8g(0.8mol)三聚氰胺，升溫至70℃。保溫反應(yīng)10h。過(guò)濾，洗滌，濾餅干燥、粉碎得到229gmca，收率99.7％，產(chǎn)品經(jīng)阻燃性測(cè)試，阻燃等級(jí)為v-0級(jí)。實(shí)施例2：在反應(yīng)瓶中加入1401g水、25.2g乙基纖維素，充分?jǐn)嚢?，加?29g(1mol)氰尿酸和151.2g(1.2mol)三聚氰胺，升溫至80℃，保溫反應(yīng)1h。過(guò)濾，洗滌，濾餅干燥、粉碎得到279gmca，收率99.6％，產(chǎn)品經(jīng)阻燃性測(cè)試，阻燃等級(jí)為v-0級(jí)。實(shí)施例3：在反應(yīng)瓶中加入460g水、23g聚乙烯吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢?，加?29g(1mol)氰尿酸和100.8g(0.8mol)三聚氰胺，升溫至100℃。保溫反應(yīng)1h。過(guò)濾，洗滌，濾餅干燥、粉碎得到229gmca，收率99.8％，產(chǎn)品經(jīng)阻燃性測(cè)試，阻燃等級(jí)為v-0級(jí)。實(shí)施例4：在反應(yīng)瓶中加入1044g水、26.1g羧甲基纖維素鈉，充分?jǐn)嚢?，加?29g(1mol)氰尿酸和132g(1.05mol)三聚氰胺，升溫至100℃，保溫反應(yīng)2h。過(guò)濾，洗滌，濾餅干燥、粉碎得到260gmca，收率99.7％，產(chǎn)品經(jīng)阻燃性測(cè)試，阻燃等級(jí)為v-0級(jí)。對(duì)比例1：在反應(yīng)瓶中加入765g水，充分?jǐn)嚢瑁尤?29g(1mol)氰尿酸和126g(1mol)三聚氰胺，升溫至90℃，保溫反應(yīng)5h。反應(yīng)液特別黏稠，攪拌難度大。過(guò)濾，洗滌，濾餅干燥、粉碎得到250gmca，收率98％，產(chǎn)品經(jīng)阻燃性測(cè)試，阻燃等級(jí)為v-2級(jí)。對(duì)比例2：在反應(yīng)瓶中加入129g(1mol)氰尿酸、126g(1mol)三聚氰胺和765g水，然后加入23g聚乙烯吡咯烷酮，升溫至90℃，保溫反應(yīng)5h。過(guò)濾，洗滌，濾餅干燥、粉碎得到252.5gmca，收率99％，產(chǎn)品經(jīng)阻燃性測(cè)試，阻燃等級(jí)為v-2級(jí)。對(duì)比例3：在反應(yīng)瓶中加入129g(1mol)氰尿酸和765g水，充分?jǐn)嚢瑁缓蠹尤?26g(1mol)三聚氰胺和23g聚乙烯吡咯烷酮，升溫至90℃，保溫反應(yīng)5h。過(guò)濾，洗滌，濾餅干燥、粉碎得到253gmca，收率99.2％，產(chǎn)品經(jīng)阻燃性測(cè)試，阻燃等級(jí)為v-2級(jí)。熱重分析：分別將實(shí)施例1～4和對(duì)比例1得到的產(chǎn)物進(jìn)行熱重分析，結(jié)果見(jiàn)圖1。從圖1可以看出，與對(duì)比例1得到的產(chǎn)物相比，實(shí)施例1～4得到的產(chǎn)物具有更好的熱穩(wěn)定性能。阻燃效果測(cè)試：分別將實(shí)施例1～4和對(duì)比例得到的產(chǎn)物做成1.6mm阻燃樣條進(jìn)行垂直燃燒等級(jí)試驗(yàn)，試驗(yàn)按照ul94-2013標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)下表1。表1垂直燃燒測(cè)試結(jié)果添加量/％尼龍6/％ul94等級(jí)實(shí)施例11288v-0實(shí)施例21288v-0實(shí)施例31288v-0實(shí)施例41288v-0對(duì)比例11288v-2對(duì)比例21288v-2對(duì)比例31288v-2從表1可以看出，與對(duì)比例相比，實(shí)施例1～4的mca具有明顯更好的阻燃性能。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12