三聚氰胺氰尿酸鹽(melamine cyanurate,MCA),分子式為C6H9N9O3,是由氰尿酸和三聚氰胺經酸堿成鹽反應制得的化合物,可單獨使用,也可與其它阻燃劑復配使用。MCA是一種典型的無鹵環(huán)保型阻燃劑,具有含氮量高、無鹵、低毒、低煙和低腐蝕性等優(yōu)點,在PP、PA、PBT、環(huán)氧樹脂、彈性體等材料中應用廣泛。
1基本結構
MCA的分子結構為氰尿酸與三聚氰胺通過氫鍵形成的三嗪環(huán)分子復合體(結構如圖1所示),白色粉末,具有滑膩感,低煙、低毒。MCA在300℃以下是穩(wěn)定的,320℃發(fā)生分解,400℃時發(fā)生升華分解。
圖1 MCA的結構圖
2制備原理
氰尿酸和三聚氰胺的分子結構中都含有均三嗪的類苯環(huán),由于大π電子云的共軛作用,使原子基團具有正負電荷性能。氰尿酸分子中的羰基是吸電子基團,三聚氰胺分子中的氨基是供電子基團,當這兩種基團接觸時相互吸引,使兩分子結合在一起。因此,在一定的反應條件下,氰尿酸分子與三聚氰胺分子很容易發(fā)生反應,生成結構更穩(wěn)定的MCA。具體反應可用下式表示:
圖2 MCA的合成路線
3 紅外表征
圖3為MCA的紅外光譜圖,其中3392cm-1為N-H的伸縮振動吸收峰,3231cm-1為羥基的特征吸收峰,在3000~2500cm-1范圍內存在多個吸收峰證明了羥基締合峰的存在,這是MCA分子中氫鍵效應導致的,1740cm-1為C=O基團的伸縮振動吸收峰,1665cm-1為三嗪環(huán)上C=N結構的伸縮振動吸收峰,1449cm-1為三嗪環(huán)上C-N結構的伸縮振動吸收峰。
圖3 MCA的紅外光譜圖
4 阻燃機理
MCA在阻燃時主要發(fā)揮氣相阻燃作用。MCA在燃燒過程中吸收熱量,同時分解釋放出惰性氣體,稀釋氧氣和可燃性氣體,提高材料的阻燃性能。因為氣相阻燃機理,也使得MCA阻燃的PA材料(非增強)在加熱到600℃時,殘?zhí)剂繋缀鯙?/span>0。