Melamine cyanurat là gì?

Melamine cyanurat là một phức hợp không có muối được hình thành từ tỷ lệ mol 1: 1 của melamine và axit cyanuric. Nó khác với một loại muối thực sự vì hai thành phần không liên kết với nhau mà là được giữ lại với nhau bởi một mạng lưới rộng lớn của các liên kết hydro mạnh. Liên kết độc đáo này cung cấp cho nó các thuộc tính cụ thể rất lợi cho ứng dụng chính của nó. Công thức hóa học của nó có thể được biểu diễn dưới dạng C₆hhn₉o₃, hay cụ thể hơn là C₃HHHN₆ · C₃HHHN₃O₃, hiển thị rõ ràng các phân tử cấu thành của nó.

Melamine cyanurat là gì?
Melamine cyanurat (MCA) là một phức hợp siêu phân tử liên kết hydro của melamine và axit cyanuric. Nó là một loại bột tinh thể màu trắng được biết đến với độ ổn định nhiệt và hiệu quả cao như một chất làm chậm ngọn lửa không có halogen.

Thuộc tính chính
Cấu trúc hóa học và liên kết:
Không giống như muối ion, MCA được hình thành thông qua một mạng lưới liên kết hydro phức tạp giữa các nhóm amino melamine và các nhóm hydroxyl/keto của axit cyanuric. Liên kết liên phân tử mạnh mẽ này chịu trách nhiệm cho sự ổn định và cấu trúc tinh thể của nó.
Việc cân bằng hóa học 1: 1 là rất quan trọng cho sự hình thành của phức hợp ổn định này.

Sự ổn định nhiệt:
MCA thể hiện sự ổn định nhiệt tuyệt vời, thường vẫn ổn định lên tới khoảng 320 ° C đến 350 ° C. Nhiệt độ phân hủy cao này làm cho nó phù hợp để sử dụng trong các polyme đòi hỏi nhiệt độ xử lý cao, chẳng hạn như polyamide.
Trên nhiệt độ này, nó trải qua quá trình phân hủy nhiệt, đây là một phần quan trọng trong cơ chế chống cháy ngọn lửa của nó.

Cơ chế chống cháy ngọn lửa:
MCA hoạt động chủ yếu dưới dạng chất chống cháy pha khí với một số hiệu ứng pha cô đọng.
Sự phân hủy nội mạc nhiệt độ: Khi được làm nóng đến nhiệt độ phân hủy của nó (trên 320-330 ° C), MCA sẽ hấp thụ một lượng nhiệt đáng kể từ lửa. "Hiệu ứng làm mát" này giúp giảm nhiệt độ của vật liệu đốt.
Phát hành các khí không cháy: Khi phân hủy, MCA giải phóng các loại khí không cháy, chủ yếu là amoniac (NH₃) và nitơ (N₂), cùng với carbon dioxide (Co₂) và hơi nước. Những khí này làm loãng nồng độ của khí dễ cháy và oxy trong vùng ngọn lửa, làm nghẹt lửa một cách hiệu quả.
Sự hình thành char: Trong một số hệ thống polymer, MCA cũng có thể thúc đẩy sự hình thành một lớp char carbonous trên bề mặt của vật liệu đốt. Char này hoạt động như một rào cản, cách nhiệt polymer cơ bản khỏi nhiệt và oxy, và ức chế sự giải phóng các sản phẩm dễ bay hơi dễ cháy hơn nữa.

Các khía cạnh môi trường và an toàn:
Không có halogen: Một trong những lợi thế quan trọng nhất của nó là nó hoàn toàn không có halogen. Điều này giải quyết các mối quan tâm về môi trường và sức khỏe ngày càng tăng liên quan đến chất chống cháy halogen truyền thống, có thể giải phóng các loại khí độc hại và ăn mòn (như dioxin và furans) trong quá trình đốt cháy và là chất gây ô nhiễm hữu cơ dai dẳng.
Khói và độc tính thấp: Trong quá trình đốt cháy, MCA thường tạo ra mật độ khói thấp hơn và khói ít độc hơn so với nhiều lựa chọn thay thế halogen, cải thiện an toàn hỏa hoạn và giảm tác hại cho người cư ngụ và lính cứu hỏa.
Biến động thấp: Biến động thấp của nó có nghĩa là không có khả năng thoát khỏi polymer theo thời gian.

Độ hòa tan:
MCA có độ hòa tan rất thấp trong hầu hết các dung môi hữu cơ và nước phổ biến. Sự không hòa tan này có lợi cho hiệu suất của nó trong các polyme, vì nó ngăn chặn sự lọc nước và đảm bảo hiệu quả lâu dài của nó. Nó hơi hòa tan trong DMSO có tính axit và axit nước.

Sử dụng chính và ứng dụng

Melamine cyanurat được sử dụng rộng rãi như một chất chống cháy không chứa halogen (HFFR) trong các vật liệu khác nhau, chủ yếu trong các ngành nhựa và polymer, để đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn hỏa hoạn nghiêm ngặt (ví dụ: xếp hạng UL94 V-0). Các ứng dụng chính của nó bao gồm:

Polyamides (nylons): Đây là một trong những ứng dụng quan trọng nhất của nó. MCA có hiệu quả đặc biệt trong polyamide 6 (PA6) và polyamide 6,6 (PA66), cho phép các loại nhựa kỹ thuật này đạt được mức độ trễ ngọn lửa cao cho các ứng dụng như đầu nối điện, bộ ngắt mạch và bộ phận ô tô.
Polyurethan nhiệt dẻo (TPU): Được sử dụng trong cách điện dây và cáp, ống và các thành phần linh hoạt khác.
Polybutylen terephthalate (PBT): trong các thành phần điện và điện tử.
Epoxy Resins: Đối với các bảng mạch in (PCB), đóng gói và lớp phủ.
Chất kết dính và chất trám: Tăng cường khả năng chống cháy của các tác nhân liên kết.
Lớp phủ và sơn: Cung cấp các đặc tính bảo vệ lửa cho các bề mặt.
Dệt may: Đối với các kết thúc chống ngọn lửa trong các loại vải được sử dụng trong bọc, rèm cửa và áo bảo vệ.
Elastomers và cao su: Trong các sản phẩm cao su khác nhau đòi hỏi phải cải thiện an toàn hỏa hoạn.
Bọt polymer: chẳng hạn như bọt polyurethane cứng, bọt polystyrene và bọt polyetylen được sử dụng trong cách điện và đóng gói.
Các thành phần điện và điện tử: Trong các phần mà an toàn hỏa hoạn là rất quan trọng, do nguy cơ mạch ngắn và quá nóng.

Tóm lại, melamine cyanurat là một chất chống cháy không chứa halogen quan trọng, cung cấp một sự kết hợp mong muốn của sự ổn định nhiệt cao, ức chế ngọn lửa hiệu quả thông qua cơ chế phân hủy độc đáo và một hồ sơ thuận lợi về môi trường, làm cho nó trở thành một lựa chọn ưa thích để tăng cường an toàn hỏa hoạn trong nhiều ngành công nghiệp.