Cianurato de melamina (MCA): alguna vez fue un retardante de llama libre de halógenos, análisis de sus ventajas y desventajas

Cianurato de melamina (MCA): alguna vez fue un retardante de llama libre de halógenos, análisis de sus ventajas y desventajas

1. Información general

Cianurato de melamina (MCA), de fórmula molecular C₆H₃N₉O₃, es un compuesto preparado mediante una reacción de salazón ácido-base de melamina y ácido cianúrico, el MCA tiene las ventajas de buena resistencia al calor, resistencia al agua, bajo nivel de humo, bajo precio, etc. Actualmente, el cianurato de melamina se ha utilizado para mejorar el retardo de llama de PA6, PP y PBT.Actualmente, el cianurato de melamina se usa ampliamente para mejorar las propiedades retardantes de llama y antigoteo de PA6, PP y PBT, y ha logrado buenos resultados.

MCA es una gran molécula plana formada por la expansión continua de melamina y ácido cianúrico a través de enlaces de hidrógeno.La formación de esta molécula se debe a que las moléculas de melamina y ácido cianúrico son moléculas planas conjugadas con triazina, la melamina tiene tres grupos complejos, mientras que el ácido cianúrico tiene tres grupos sec-amino o hidroxilo (isómeros recíprocos), y ambos forman nueve. enlaces de hidrógeno en tres direcciones, que se autoensamblan en una enorme red plana de enlaces de hidrógeno con una estructura regular, formando el MCA.Los dos forman nueve enlaces de hidrógeno en tres direcciones, autoensamblándose así en una gran red plana de enlaces de hidrógeno con una estructura regular, formando la molécula MCA.

MCA es un polvo sólido blanco, inodoro e insípido, con alto contenido de nitrógeno (48%±2%) y densidad de 1,5g/cm³.Debido a su estructura laminar tiene una sensación lubricante.El compuesto es hidrófilo, insoluble en agua, en alcoholes, ésteres y éteres, la solubilidad es muy baja, pero se puede dispersar bien en medios oleosos con alta estabilidad, 320 ℃ comenzó a sublimar pero no se descompone, temperatura de descomposición de aproximadamente 440 ~ 450 ℃.

MCA es un producto químico fino que contiene nitrógeno desarrollado en el extranjero a fines de la década de 1970, China comenzó a desarrollar productos MCA a principios de la década de 1980 en los combustibles positivos a base de fósforo del 4to m, utilizados por primera vez en lubricantes mecánicos, junto con el desarrollo del En la industria de los plásticos de ingeniería, la demanda del mercado de MCA está aumentando gradualmente y, en la segunda mitad de 2017, hubo un exceso de oferta de MCA en el mercado.

2. Método de síntesis de cianurato de melamina.

El método del proceso de producción de MCA es principalmente el método de formación de sal en fase acuosa de melamina y ácido cianúrico.Se ponen melamina y ácido cianúrico en agua según la proporción equimolar, y la proporción de agua con respecto a la masa total de melamina y ácido cianúrico es 100:(8~12), se calienta a 85~95 ℃, se hace reaccionar durante aproximadamente 1 h y luego se filtró para obtener el producto MCA.

3. Caracterización del cianurato de melamina.

La siguiente figura muestra los espectros infrarrojos de MCA, en los que 3391 cm^-1 es el pico de absorción de vibración telescópica de NH, y

3230cm^-1 es el pico de absorción característico del grupo hidroxilo, y la existencia de múltiples picos de absorción en el rango de 3000~2500 cm-1 prueba la existencia de picos de enlace hidroxilo, que es causado por el efecto de enlace de hidrógeno en la molécula de MCA, 1738 cm-1^-1 es el pico de absorción de vibraciones telescópicas del grupo C=O, 1664 cm^-1 es el pico de absorción de vibraciones telescópicas de la estructura C=N en el anillo de triazina, y 1449 cm^-1 es el pico de absorción de vibraciones telescópicas de la estructura C=N en el anillo de triazina y 1449 cm-1 para el pico de absorción de vibraciones de estiramiento.

La curva de pérdida de calor de MCA bajo N₂ La atmósfera se muestra en la Fig. La temperatura de descomposición del 1% es superior a 320 ℃.

4. Mecanismo ignífugo de los cianuratos de melamina.

MCA desempeña principalmente el papel de retardante de llama en fase gaseosa cuando es retardante de llama.El MCA absorbe calor y se sublima y descompone durante el proceso de combustión, quitando el calor, y al mismo tiempo, se descompone y emite gases inertes como el amoníaco, que diluyen el oxígeno y los gases inflamables, de modo que el material sea retardante de llama según al alto rendimiento.Debido a su mecanismo retardante de llama en fase gaseosa, MCA también fabrica nailon retardante de llama (sin fibra de vidrio) cuando se calienta a 600 ℃ C, la cantidad de residuos de carbono es generalmente 0.

5. Principales campos de aplicación del cianurato de melamina (MCA)

El MCA se usa comúnmente como retardante de llama de nailon, caucho, resina fenólica, resina epoxi, emulsión acrílica, PVC y otras olefinas, con dosis bajas y buen efecto retardante de llama.Al mismo tiempo, MCA también es un buen aditivo lubricante, agente mateante de revestimiento y aditivos plásticos de calidad para revestimiento.

(1) nailon retardante de llama MCA

Agregar un 8% de MCA en PA6 puede hacer que el nailon alcance el nivel UL94 V-0, pero no es estable.Por lo general, en 5 muestras de prueba, hay 1 a 2 que producirán el fenómeno de ignición por goteo, incluso si el aumento en la cantidad de MCA no puede cambiar la situación.Sin embargo, el MCA a nanoescala tiene un efecto retardante de llama PA6 más estable; la adición de 8% de MCA puede hacer que PA6 alcance el grado UL94 V-0.

La resistencia a la tracción del sistema PA6 retardante de llama MCA es menor que la del sistema PA6 puro, solo una ligera disminución;su resistencia al impacto es aproximadamente un 13% menor que la de los productos de nailon puro;sin embargo, su rendimiento retardante de llama mejora significativamente, valor LoI de 22,3% a 28,5%, nivel de retardante de llama UL94 de V-2 a V-0: el índice de flujo de fusión aumenta ligeramente, pero el MCA a nanoescala conducirá a una disminución en el índice de flujo de fusión y una disminución de la fluidez.Sin embargo, el MCA a nanoescala conducirá a una disminución en el índice de flujo de fusión y una disminución en la fluidez.

Agregar MCA a la fibra de vidrio (GF)/PA66 puede hacer que los compuestos GE/PA66 alcancen el nivel V-0 de UL 94;Los cristales de MCA están uniformemente dispersos en una matriz de nailon y, durante la combustión, el MCA se descompone mediante su propia absorción de calor, genera gas no combustible, realiza un efecto retardante de llama en fase gaseosa y deja poros a nanoescala en la superficie de carbono residual de los materiales compuestos.

(2) Retardante de llama sinérgico MCA PET

MCA se ha aplicado a cintas adhesivas PET retardantes de llama.Al añadir MCA a la solución adhesiva de las cintas adhesivas PET, las cintas adhesivas PET pueden tener mejores propiedades retardantes de llama, es decir, carbonización, curvatura y autoextinguencia cuando se encienden.

Además, también se usó MCA para preparar retardante de llama mezclado con MCA PET, cuando el contenido de fósforo era del 0,6 % y la adición de MCA era del 5 %, el índice límite de oxígeno del material compuesto alcanzó el 28 % y UL 94 V- 0.Esto muestra que la adición de MCA mejora las propiedades retardantes de llama de PET.

(3) Espuma de poliuretano rígida retardante de llama MCA (RPUF/MCA)

Se usó MCA como retardante de llama para preparar RPUF/MCA.30 partes de MCA hicieron que los compuestos RPUF/MCA alcanzaran el nivel V-1 de UL94, con un índice de oxígeno final del 22,0%.la adición de MCA redujo tanto la temperatura de descomposición térmica inicial como la densidad del humo de combustión de los compuestos, lo que mejoró efectivamente las propiedades retardantes de llama de los compuestos.

6. Ventajas y desventajas de MCA

1. Alta estabilidad térmica: MCA puede mantener un efecto retardante de llama estable a altas temperaturas, no es fácil de descomponer y puede reducir efectivamente el rendimiento de combustión del material.

2. Excelente efecto retardante de llama: MCA puede formar una capa protectora en el material, aislar eficazmente la fuente de combustión, reducir la velocidad de propagación de la llama y mejorar el grado de retardante de llama del material.

3. Libre de halógenos: MCA no contiene elementos tóxicos como bromo y cloro.4.

4. Buena resistencia al envejecimiento por calor: MCA tiene una buena resistencia al envejecimiento por calor en el material, lo que puede prolongar la vida útil del material.

5. Pequeño impacto en las propiedades del material: MCA tiene un pequeño impacto en las propiedades físicas y de procesamiento del material, y tiene una amplia gama de aplicaciones.

Sin embargo, existen algunas desventajas del cianurato de melamina.En primer lugar, su proceso de producción puede producir gases tóxicos que contaminan el medio ambiente.En segundo lugar, el precio del cianurato de melamina es elevado, lo que aumenta el coste de producción del producto.Además, a altas temperaturas, el cianurato de melamina puede liberar gases tóxicos que pueden afectar la salud humana.

Por lo tanto, al utilizar cianurato de melamina, es necesario prestar atención a sus impactos ambientales y de salud y buscar alternativas más seguras y respetuosas con el medio ambiente para promover el desarrollo sostenible de retardantes de llama.Al mismo tiempo, con la creciente conciencia sobre la protección del medio ambiente, los retardantes de llama libres de halógenos, ecológicos y respetuosos con el medio ambiente, se convertirán en la tendencia de desarrollo futura.