氰尿酰氯的應用
發布日期:2020/10/24 7:56:57
背景[1][2]
氰尿酰氯有強烈刺激性氯氣味的結晶。對皮膚有腐蝕性，對眼睛有刺激性和淚痕。溶於無水乙醇、乙醚、氯仿、乙酸和丙烯腈，不溶於冷水。與水反應時冷卻緩慢，加熱時迅速水解成氰尿酸和鹽酸。在室溫下與濃硝酸和濃硫酸反應時，部分轉化為氰尿酸，再與醇鈉反應得到正氰尿酸三酯。它也能與氨、胺和酚反應。
三聚氯氰在儲存過程中，由於潮汐水的解釋，常釋放出酸性氣體，有強烈的刺鼻氣味。該產品結構中有三個活性氯原子，可與-OR、-SR、-NRR '等多種活性基團反應，因此廣泛用於合成農藥、熒光增白劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、表面活性劑、染料和阻燃劑等。其應用涉及農藥、洗滌、印染、造紙、紡織、塑料等多個行業。，而且是和人的生活分不開的。
中國發展三聚氯氰的首要任務是技術升級。目前工業化合成技術主要有氰化鈉法和氫氰酸法，國內主要采用氰化鈉法，國外主要采用技術更先進、更經濟、更易於規模化生產的氫氰酸法。目前國內科研機構應與廠家聯手，盡快攻克氫氰酸合成三聚氯氰的技術。即使壹時解決不了所有問題，也可以走引進與自主開發相結合的道路，為引進技術鋪路，使氫氰酸合成三聚氯氰的路線早日在國內工業化。目前我國三聚氯氰裝置規模太小，生產廠家多，很多企業生產規模很小，環境汙染嚴重。因此，為了加快產業結構的調整，有實力的企業應該加快規模化生產的步伐，通過市場競爭盡快淘汰小規模生產裝置。
應用程序[3][4]
1.在農藥合成中的應用
在三聚氯氰的市場消費結構中，三嗪類農藥占據重要地位。在我國，對三聚氯氰的需求約70%用於合成三嗪類農藥，而在三嗪類農藥中，三嗪類除草劑是主要消費者。據統計，目前市場上銷售的三嗪類除草劑* * *有9種，分別是莠去津、特丁津、西瑪津、莠滅凈、撲草凈、氰草津、特丁胺醇、噁草酮、殺鈴脲、異戊基。三嗪類除草劑多為成熟產品，市場銷售相對穩定。
2010年，三嗪類除草劑全球市場銷售額為6.03億美元，其中莠去津銷售額達3.7億美元，其次是特丁津和撲草凈，銷售額分別為7000萬美元和6500萬美元。雖然阿特拉津上市已近60年，且受新型除草劑的影響，但由於其毒性低、成本低，在未來除草劑市場上將占據壹定的地位。此外，隨著三嗪類除草劑在非農業領域的應用和發展，壹些老品種也在壹定程度上煥發出新的活力。例如，特布他嗪可以作為藻類生長抑制劑添加到船舶表面塗料中，大大延長了三嗪類除草劑產品的生命周期。由三聚氯氰合成的主要活性單體如下:
2.在熒光增白劑中的應用
除了除草劑，熒光增白劑在三聚氯氰的產業鏈中也起著重要的作用，並且隨著人們生活水平的提高，對熒光增白劑的需求和質量提出了更高的要求。熒光增白劑主要吸收太陽光線中不可見部分的紫外線，然後發出肉眼可見的藍光或藍紫光。通過光學互補的原理，衣服、紙張、顏料、墨水、相紙等。經熒光增白劑處理後更白、更亮、更亮。
目前市場上的熒光增白劑有二苯乙烯、苯並噁唑、香豆素、萘酰亞胺、吡唑啉五種，其中三嗪二苯乙烯類熒光增白劑應用最廣泛。在這類產品中，DSD酸和不同的取代基通過三聚氯氰連接在壹起。目前已發現具有商業價值的雙三嗪氨基二苯乙烯類熒光增白劑有VBU、VBA、CXT、BBU等50多種，約占熒光增白劑總量的50%，其中90%左右是水溶性的，不僅價格低廉，而且加工工藝簡單，得到市場的廣泛認可。
此外，還有含三嗪基團的香豆素類產品，如SFG、增白劑355、改進的三嗪氨基芪類增白劑BR、HL等品種。雖然品種比三嗪二苯乙烯類熒光增白劑少很多，但由於其性能更好，有特定的市場應用。
3.在光穩定劑中的應用
光穩定劑是壹種高分子材料添加劑，是壹種高效的紫外線吸收劑，通過捕獲自由基分解過氧化物，轉移激發態能量，提高聚合物的耐老化性能。它通常是通過氰尿酰氯連接受阻胺得到的。目前，GW-944是最好的受阻胺光穩定劑。基於這種結構，通過取代基的取代，合成和研究了壹些其他結構的光穩定劑，如用受阻胺光穩定劑單體4-羥基-四甲基哌啶或4-氨基-四甲基哌啶修飾三嗪環來改善產品性能，這也是三聚氯氰市場結構中不可缺少的壹部分。
4.在紫外線吸收劑中的應用
紫外線吸收劑是壹種特殊的光穩定劑，主要包括二苯甲酮、苯並三氮唑、三嗪等。紫外吸收劑通過吸收紫外光，使自身從基態進入激發態，然後逐漸跳回基態，以可見光或熱輻射的形式釋放能量。通過這種配方，可以減少高分子材料經紫外線照射後的自由基氧化還原，達到保護高分子材料外觀和使用性能的目的。
三嗪類紫外線吸收劑是近年來發展起來的紫外線吸收劑，吸收效率最高。這些產物通常帶有酚羥基，酚羥基與三環氮原子形成分子內氫鍵，通過氫鍵的形成和斷裂達到吸收紫外光的目的。產品廣泛應用於食品和日化包裝、紡織、纖維、塑料、塗料等行業，尤其是汽車塗料，效果遠勝於其他類型的紫外線吸收劑。這些化合物的合成通常要經過至少壹次格氏偶聯和傅-克烷基化反應，將含有酚羥基的官能團連接到三嗪環上，然後通過不同的醚化修飾得到不同性質的目標產物。
5.其他領域的應用
除上述應用外，三聚氯氰還廣泛應用於許多其他行業，如合成活性染料黃145、167、176和活性染料紅。以三聚氯氰和苯基次膦酸鹽為原料，合成了丙基三嗪三苯基次膦酸鹽和乙酯等多種阻燃劑，以及用於土壤修復的重金屬清除劑TMT-3Na。
準備工作[5]
文獻報道三聚氯氰的方法很多，但工業生產方法主要是氫氰酸法和氰化鈉法。
1.氰化鈉法
世界上大多數先進國家采用氫氰酸工藝路線，即液體氫氰酸與氯氣在反應器中反應，產生的氰氣經洗滌、精餾後，進入裝有氣態催化劑的固定床聚合反應器，生成三聚氯氰氣體，再進入冷凝器得到產品，尾氣經處理後排放。混合三聚氯氰制備三聚氯氰的方法有三種:液相法、加壓法和常壓氣相法。
液相法是最初的工業方法。因為聚合是在液相中進行的，所以反應過程易於控制。但產品中含有四聚體、六聚體等雜質，需要精制，收率低，成本高，國外已淘汰。加壓法，反應溫度高達450qC，壓制力為1.98”9.8m Pa，反應條件苛刻，設備腐蝕強烈，產品後處理復雜，限制了其發展。
常壓氣相法:將充分幹燥的氰化氫和氯氣按比例混合(過量氯氣)，預熱，送入聚合釜。以活性炭(或以矽膠和沸石為載體的氯化銅或氯化亞鐵銅)為催化劑，在氣相條件下進行聚合，反應溫度控制在380℃，聚合產物經幹燥、冷卻、冷風結晶後得到產品。氯化氰的合成和氯化氰的聚合在壹個或兩個反應器中完成。後者還可回收部分氯化氰，返回聚合釜進行聚合，使壹步法省去了氯化氰的提純過程，從而簡化了設備，縮短了反應周期，收率在86%以上。
常壓法的產品質量、收率、生產成本等指標均優於其他方法，且易於大規模生產。因此，常壓氣相法在國外發展迅速，已成為國外的主要合成路線。但這種方法也存在壹些缺點，如生產溫度高、有壹定危險性、產品質量有待提高等。
2.氰化鈉法
氰化鈉和氯氣合成氰，然後氣相催化聚合制備三聚氯氰。具體工藝流程:從罐區送來的三氰化鈉溶液配制成15%的水溶液，與氯氣按比例混合，通過專用噴嘴進入氯化氰反應器，生成氯化氰單體，經第壹冷卻器和第壹分離器冷卻脫水，再經第二冷卻器和第二分離器冷卻脫水，然後進入幹燥機進壹步脫水幹燥；然後進入聚合反應器生成氣態三聚氯氰，結晶後在0.5℃的冷空氣下生成粉末狀固體三聚氯氰產品..
氯化反應廢液中含有壹定量的氰，在分析釜中加熱至90~100~C，分析出的氰單體返回反應釜，分析出的廢液送汙水處理；尾氣通過捕集器和尾氣吸收塔被堿吸收後，由尾氣風機送至煙囪排放。該路線生產技術成熟，產品質量好，但三廢汙染嚴重，只適合小批量生產，且路線冗長，收率低，生產成本高。
主要參考資料
[1]化合物字典
[2]呂·。三聚氯氰的合成、應用及市場分析[J].中國氯堿，2002(11):14-16。
楊、、強。三聚氯氰的應用及合成進展[J].精細和特種化學品，2016 (9): 36-38。
傅宏斌。三聚氯氰在精細化工中的應用[J].成都紡織高等專科學校學報，2002，19(2): 19-22。
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