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三聚氰胺是什麽化學元素?

三聚氰胺是壹種三嗪類含氮雜環有機化合物,是重要的含氮雜環有機化工原料。簡稱三胺,也叫2,4,6-三氨基-1,3,5-三嗪,1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺,2,4,6-三氨基脲,三聚氰胺,三聚氰胺,三聚氰胺酰胺。

物理和化學特性

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三聚氰胺為純白色單斜晶體,無味,密度為1.573g/cm3 (16℃)。常壓熔點354℃(分解);快速加熱升華,升華溫度為300℃。溶於熱水,微溶於冷水,微溶於熱乙醇,不溶於乙醚、苯和四氯化碳,溶於甲醇、甲醛、乙酸、熱乙二醇、甘油、吡啶等。低毒性。壹般情況下是穩定的,但在高溫下可能會分解釋放出氰化物。

呈弱堿性(pKb=8),能與鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸、草酸形成三聚氰胺鹽。在中性或弱堿性條件下,各種羥甲基三聚氰胺與甲醛縮合,但在弱酸性條件下(pH 5.5 ~ 6.5),與羥甲基的衍生物縮合生成樹脂產品。當用強酸或強堿水溶液水解時,氨基逐漸被羥基取代,變成氰尿酸二酰胺,進壹步水解形成氰尿酸單酰胺,最後生成氰尿酸。

主要用途三聚氰胺是壹種基礎有機化工中間產品,用途廣泛,主要用途是作為生產三聚氰胺甲醛樹脂(MF)的原料。三聚氰胺還可用作阻燃劑、減水劑和甲醛清潔劑。該樹脂硬度高於脲醛樹脂,不燃、耐水、耐熱、耐老化、耐電弧、耐化學腐蝕,具有良好的絕緣性能、光澤和機械強度,廣泛用於木材、塑料、塗料、造紙、紡織、皮革、電力、醫藥等行業。其主要用途如下:

(1)裝飾板:可制成防火、抗震、耐熱的層壓板,色澤鮮艷、強度大、耐熱的裝飾板,用作飛機、船舶、家具的貼面,以及防火、抗震、耐熱的建築裝飾材料。

(2)塗料:用丁醇和甲醇醚化後,可用作高級熱固性塗料和固體粉末塗料的基料,可用於制作金屬塗料和汽車、電器用高級氨基樹脂裝飾漆。

(3)模塑粉:密胺塑料可通過混合、造粒等工藝制成,不超標,耐沾汙,遇濕仍能保持良好的電氣性能,可制成白色、防摔的家用器皿、衛生潔具、仿瓷餐具、電器設備等高級絕緣材料。

(4)紙張:用乙醚醚化後可用作紙張處理劑,生產抗皺、防縮、不易變質的鈔票、軍用地圖等高檔紙張。

(5)三聚氰胺甲醛樹脂可與其他原料混合生產織物整理劑、皮革鞣劑、上光劑和防水劑、橡膠粘合劑、助燃劑、高效水泥減水劑、鋼鐵脫鹽劑等。

生物毒性

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目前認為三聚氰胺為微毒,對大鼠的致死量為3 g/kg體重以上。根據1945的壹份實驗報告,大鼠、兔子、狗餵大劑量三聚氰胺後,未見明顯中毒現象。動物長期攝入三聚氰胺會對生殖和泌尿系統、膀胱和腎結石造成損害,並進壹步誘發膀胱癌。1994國際化學品安全手冊第三卷和國際化學品安全署與歐盟委員會共同編輯的國際化學品安全卡僅顯示,長期或反復大量攝入三聚氰胺可能影響腎臟和膀胱,導致結石。但2007年美國對寵物食品汙染的初步調查顯示,摻入≤6.6%三聚氰胺的小麥蛋白粉是導致寵物食物中毒的原因,這就給上述微毒的結論打了壹個問號。但出於安全考慮,三聚氰胺材質的餐具會標註“請勿在微波爐中使用”。

假蛋白原理

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由於食品和飼料行業蛋白質含量檢測方法的缺陷,三聚氰胺經常被不法商人用作食品添加劑,以提高食品檢測中的蛋白質含量指標,因此三聚氰胺也被稱為“蛋白質香精”。

蛋白質主要由氨基酸組成,其含氮量壹般不超過30%,而三聚氰胺的分子式含氮量約為66%。常見的蛋白質檢驗方法“凱氏定氮法”是通過測量氮的含量來估算蛋白質的含量。所以添加三聚氰胺會使食品的蛋白質檢測含量偏高,從而使劣質食品通過食品檢驗機構的檢測。預計植物蛋白粉和飼料中的試驗蛋白含量提高壹個百分點,使用三聚氰胺的成本僅為真蛋白原料的1/5。三聚氰胺作為壹種白色結晶粉末,沒有氣味和味道,摻雜後不易被發現。

奶粉事件:所有品牌奶粉中蛋白質含量為15-20%(晚上在超市包裝上標註為10-20%),蛋白質中平均含氮量為16%。如果壹個合格牛奶的蛋白質含量為2.8%,含氮量為0.44%,壹個合格奶粉的蛋白質含量為18%,含氮量為2.88%。三聚氰胺的氮含量為66.6%,是牛奶的151倍,奶粉的23倍。每100g牛奶中添加0.1g三聚氰胺,可提高蛋白質0.4%。

微溶是指溶質1g(ml)能溶於溶劑100 ~小於1000ml,三聚氰胺微溶於水。對於在牛奶的水包油乳液中的溶解性,目前還沒有找到實驗數據,但是我覺得比水要好,需要驗證。

合成技術

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三聚氰胺最早是由尤斯圖斯·馮·李比希在1834合成的。前期采用雙氰胺法:由電石(CaC2)水解二聚生成雙氰胺,再加熱分解生成三聚氰胺,制得氰氨化鈣(CaCN2)。目前,由於電石成本高,雙氰胺法已被淘汰。與此方法相比,尿素法成本低,目前應用廣泛。尿素以氨為載體,矽膠為催化劑,在380-400℃沸騰,先分解生成氰酸,再進壹步縮合生成三聚氰胺。

6 (NH2)2CO → C3H6N6 + 6 NH3 + 3 CO2

將產生的三聚氰胺氣體冷卻捕集得到粗品,然後溶解,除去雜質,重結晶得到成品。尿素法生產三聚氰胺,每噸產品消耗尿素約3800公斤,液氨約500公斤。

根據反應條件的不同,三聚氰胺的合成工藝可分為高壓法(7-10MPa,370-450℃,液相)、低壓法(0.5-1MPa,380-440℃,液相)和常壓法(

國外三聚氰胺生產工藝大多以技術開發公司命名,如德國巴斯夫工藝、奧地利化學林茨工藝、魯奇工藝、美國聯合信號化學、日本日產工藝、荷蘭DSM法等。根據合成壓力的不同,這些生產工藝基本上可以分為三種工藝:高壓工藝、低壓工藝和常壓工藝。目前,日本日產工藝和意大利Allied-Eurotechnica高壓工藝、荷蘭DSM低壓工藝和德國BASF常壓工藝是世界上技術先進、競爭力強的工藝。

我國三聚氰胺生產企業多采用半幹式常壓工藝,在0.1MPa以下以尿素為原料,以矽膠為催化劑,在390℃左右合成三聚氰胺,使三聚氰胺在冷凝器中結晶,粗品經溶解、過濾、結晶制成成品。

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