氨基氰是一种化学物质,分子式是NH2CN。易溶于水、乙醇、乙醚、苯、三氯甲烷、丙酮等,微溶于二硫化碳,有毒。在122℃时转变成二氰胺,是碳二亚胺(H2NCNHN=C=NH)的异构体。易聚合,三个相同氨基氰分子可以化合形成一个三聚体化合物三聚氰胺。
可用石灰氮(CaCN2)为原料,与硫酸作用而制得。在反应釜中投入水,以冰盐水冷却,投入石灰氮,保持温度在0~15℃之间,滴加5%硫酸溶液,调节pH=6,保持20min,过滤、水洗,再返回反应釜中,再加入石灰氮,重复上述操作2次,将得到的过滤液进行薄膜浓缩,保持一定的温度,浓缩后含量达到50%~55%,得到50%氰胺溶液。也可以用也可用氰氨化钙与二氧化碳和水反应制备。
从氨基氰的分子结构H2N—C≡N 可以看出,其由氨基和氰基两个活性基团组成,化学性质十分活泼,不仅容易发生取代和加成反应,还极易发生水解和聚合反应。
1、水解反应
从质量分数50%氨基氰溶液25 ℃时水解曲线和聚合曲线可以看出在低于15 ℃的弱酸或弱碱溶液中,氨基氰几乎不发生水解,但在25 ℃、pH<2或pH>12时,水解反应则很快完成,生成尿素。
2、聚合反应
和水解反应一样,氨基氰的聚合反应也与溶液酸度和温度关系密切。在pH为8~10、温度大于40 ℃时会迅速聚合成较稳定的双氰胺,且反应不可逆。
室温下,在pH<3 或pH>10时,氨基氰水解成尿素的趋势迅速增大,而在pH>6时聚合速度明显加快。因此溶液pH控制在4 ~5为宜。pH为4~5、温度控制在15 ℃以下时,氨基氰几乎没有水解和聚合现象发生;温度控制在20 ℃,质量分数50%氨基氰水溶液在3个月内双氰胺生成率增长约0.8%,而温度控制在25 ~30 ℃时,3个月内双氰胺生成率达8%以上 [2]。
磷酸对氨基氰稳定性的考察
向质量分数为50%的氨基氰溶液中加入磷酸和适量的NaH2PO4进行稳定化处理,溶液pH控制在4.5 ±0.2。将样品分为4组分别在5~10,11~16,17~22,25~30 ℃条件下保存70 d,每10 d分别取样进行测定。尿素、双氰胺含量用Agilent 1100液相色谱测定,稳定剂含量采用锑诱导磷钼兰分光光度法测定。
1、 氨基氰溶液维持pH在4.5 ±0.2,稳定剂质量分数在1.38%左右,双氰胺质量分数符合小于2%的要求;
2、在15℃以下储运时,尿素质量分数保持在0.04%左右,双氰胺质量分数在1.22%左右,符合液体氨基氰质量指标中的规定 [3]。
利用H3PO4和NaH2PO4缓冲体系做稳定剂,调节氨基氰溶液的pH保持在4.5 ±0.2,在15 ℃以下储存运输,可以阻止氨基氰的水解和聚合,有效地保证氨基氰的活性 [1]。