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三聚氰胺的用途與制備

2021/1/8 13:51:34

三聚氰胺,俗稱“密胺”、“蛋白精”、“蜜胺(漢語拼音:mì'àn)”,其是一種三嗪類含氮雜環(huán)有機(jī)化合物,常被用作化工原料。它是白色單斜晶體,幾乎無味,微溶于水(3.1g/L常溫),可溶于甲醛、乙酸、熱乙二醇、甘油、吡啶等,不溶于丙酮、醚類、對(duì)身體有害,不可用于食品加工或食品添加物。但一些不法商家在奶類制品中混入三聚氰胺,以便在進(jìn)行蛋白質(zhì)含量測試時(shí),提高氮含量水平。

三聚氰胺是氨基氰的三聚體,由它制成的樹脂加熱分解時(shí)會(huì)釋放出大量氮?dú)?,因此可用作阻燃劑、減水劑、甲醛清潔劑等。它也是殺蟲劑環(huán)丙氨嗪在動(dòng)物和植物體內(nèi)的代謝產(chǎn)物。

生產(chǎn)三聚氰胺的原料主要有雙氰胺和尿素兩種。2003年全球三聚氰胺生產(chǎn)家數(shù)約有90余家,年總產(chǎn)能133.46萬噸,其中中國大陸年生產(chǎn)能力達(dá)到30萬噸,占全球產(chǎn)能的22%;歐洲仍是世界三聚氰胺的主要產(chǎn)區(qū),約占全球總產(chǎn)能的34%;美國占12%;日本占12%;其他國家占20%。臺(tái)商廠商中的長春企業(yè)集團(tuán)也有生產(chǎn)三聚氰胺,其產(chǎn)品用途為制造熱硬化型樹脂、成型材料、化妝板、涂料、接著劑、紡織品、紙等。

制備

三聚氰胺最早被李比希于1834年合成,早期合成使用雙氰胺法:由電石(CaC2)制備氰胺化鈣(CaCN2),氰胺化鈣水解后二聚生成雙氰胺,再加熱分解制備三聚氰胺。

目前因?yàn)殡娛母叱杀荆p氰胺法已被淘汰。工業(yè)合成主要使用尿素為原料,在加熱和一定壓力條件下:

6 (NH2)2CO → C3H6N6 + 6 NH3 + 3 CO2

三聚氰胺與甲醛(HCHO)反應(yīng)縮合成三聚氰胺樹脂中會(huì)脫去水,三聚氰胺樹脂是熱固性。

這可以被分為兩個(gè)步驟

首先步尿素分解為氰酸和氨,此為吸熱反應(yīng):

(NH2)2CO → HCNO + NH3

接著第二步氰酸會(huì)與冷凝的氨形成三聚氰胺附帶產(chǎn)生二氧化碳和氨:

6 HCNO + 3 NH3 → C3H6N6 + 3 CO2 + 3NH3

第二步反應(yīng)為放熱反應(yīng),但總反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。

按照反應(yīng)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。

用途

“三聚氰胺”的英文為Melamine,是制造“三聚氰胺甲醛樹脂(melamine-formaldehyde resin)”的原料,又稱“密胺甲醛樹脂”、“密胺樹脂”,英文縮寫“MF”,常用于制造日用器皿、板材、涂料、模塑粉、紙張等。

常見的美耐皿餐具,就是來自三聚氰胺英文的音譯;由于美耐皿成型粉主要由三聚氰胺與甲醛聚合之樹脂,再加入木漿所制成,以此成型粉經(jīng)高溫高壓制成美觀耐用的餐具,故得此譯名。在日常生活中經(jīng)常能見到美耐皿樹脂制成的餐具器皿。這類器皿的物理性質(zhì)非常類似陶瓷,堅(jiān)硬不變形但又不像陶瓷那樣易碎,純美耐皿餐具耐高溫且耐酸堿表現(xiàn)佳,故于餐飲業(yè)被廣為使用。然而,市面上見劣質(zhì)美耐皿餐具以尿素甲醛樹脂制品魚目混珠,剛煮熟的湯菜,立即置于這類偽美耐皿的餐具中,有可能會(huì)對(duì)美耐皿的結(jié)構(gòu)造成傷害,因此在低溫而釋出三聚氰胺。

三聚氰胺還可以與乙醚配合作紙張?zhí)幚韯?,在一些涂料中作交?lián)劑,以及阻燃化學(xué)處理劑等。

毒性研究

三聚氰胺本身為低毒性,一般成年人身體會(huì)排出大部分的三聚氰胺,不過如果與三聚氰酸并用,會(huì)形成無法溶解的氰尿酸三聚氰胺,造成嚴(yán)重的腎結(jié)石。已經(jīng)有報(bào)道稱,三聚氰胺在人體的消化過程中,特別是在胃酸的作用下,自身即可能部分轉(zhuǎn)化為三聚氰酸,而與未轉(zhuǎn)化部分形成結(jié)晶。

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