基本介紹
- 中文名：氨基氰
- 外文名：cyanamide,urea anhydride
- 別名：單氰胺、氨基腈、氰胺
- 分子式：NH2CN
- 毒性：有毒
- 特徵：22℃時轉變成二氰胺
物質簡介,製備,穩定性,穩定劑選擇,磷酸反應,運輸,
物質簡介
氨基氰又稱單氰胺,是雙氰胺生產中重要的中間產物,由於它具有高活性的氰基和氨基,因而在樹脂加工、農藥、醫藥及化工中間體的製備中有著雙氰胺和多聚氰胺所不具備的優點。氨基氰水溶液還具有終止休眠、催芽、促花、殺蟲、殺菌等特殊功效,而且殘留低、易降解。但是,氨基氰極易聚合成雙氰胺而失去或弱化上述功效,若想保持其活性,就必須加入合適的穩定劑來阻止它的聚合。根據德國SKW公司和美國Cyanamid公司規定,穩定劑在氨基氰中的質量分數必須嚴格控制在2%以下。
製備
可用石灰氮（CaCN2）為原料，與硫酸作用而製得。在反應釜中投入水，以冰鹽水冷卻，投入石灰氮，保持溫度在0～15℃之間，滴加5%硫酸溶液，調節pH=6，保持20min，過濾、水洗，再返回反應釜中，再加入石灰氮，重複上述操作2次，將得到的過濾液進行薄膜濃縮，保持一定的溫度，濃縮後含量達到50%～55%，得到50%氰胺溶液。反應方程式：
穩定性
從氨基氰的分子結構H2N—C≡N 可以看出,其由氨基和氰基兩個活性基團組成,化學性質十分活潑,不僅容易發生取代和加成反應,還極易發生水解和聚合反應。
1 水解反應
從質量分數50%氨基氰溶液25 ℃時水解曲線和聚合曲線可以看出在低於15 ℃的弱酸或弱鹼溶液中,氨基氰幾乎不發生水解,但在25 ℃、pH < 2或pH > 12時,水解反應則很快完成,生成尿素。
2 聚合反應
和水解反應一樣,氨基氰的聚合反應也與溶液酸度和溫度關係密切。在pH為8～10、溫度大於40 ℃時會迅速聚合成較穩定的雙氰胺,且反應不可逆。
室溫下,在pH < 3 或pH > 10時,氨基氰水解成尿素的趨勢迅速增大,而在pH > 6時聚合速度明顯加快。因此溶液pH 控制在4 ～5為宜。pH為4～5、溫度控制在15 ℃以下時,氨基氰幾乎沒有水解和聚合現象發生; 溫度控制在20 ℃,質量分數50%氨基氰水溶液在3個月內雙氰胺生成率增長約0. 8% ,而溫度控制在25 ～30 ℃時, 3個月內雙氰胺生成率達8%以上。
穩定劑選擇
氨基氰的生產過程是由氰胺化鈣水解、碳化脫鈣、過濾除渣等幾個環節組成,其主要反應為:
Ca =N - C≡N +H2O +CO2 H2N - C≡N +CaCO3 ↓
為提高產品純度,加強碳化脫鈣和鐵鋁等雜質除去效果,該反應在pH為9左右時進行,在此條件下氨基氰極易聚合。因此,過濾除渣後的氨基氰溶液必須迅速酸化,使pH降至4～5。這就要求穩定劑應具備下述條件:
1)必須能夠提供大量H+以保證溶液pH穩定在4 ～5,且用量小於2% (質量分數) ;
2)不能因穩定劑的加入而改變氨基氰的性質、活性和使用。
通過對甲酸、乙酸、磷酸、硝酸、鹽酸、硫酸等幾種酸的特點進行比較可以看出:甲酸、乙酸中的羧基容易與氨基氰中氨基形成醯胺,而且這兩種酸熔點偏低,在10 ℃左右儲運容易使氨基氰流動性變差。
鹽酸、硝酸都有揮發性,硫酸具有氧化脫水性,都不宜用作氨基氰的穩定劑。磷酸為無氧化性不揮發的三元中強酸, H3 PO4 與其提供的H+的質量比為33,低於上述任何一種酸,有利於控制穩定劑在氨基氰中的質量比。此外,磷酸還不影響氨基氰作為製藥、農藥生產中中間體的作用。因此,選用磷酸作為氨基氰的穩定劑較為理想。用磷酸調節氨基氰溶液pH為4. 5 ±0. 2後,再加入少量NaH2 PO4 ,使之形成較為穩定的緩衝體系,以保持溶液pH的穩定。
磷酸反應
磷酸對氨基氰穩定性的考察
向質量分數為50%的氨基氰溶液中加入磷酸和適量的NaH2 PO4 進行穩定化處理,溶液pH控制在4. 5 ±0. 2。將樣品分為4組分別在5～10, 11～16, 17～22, 25～30 ℃條件下保存70 d,每10 d分別取樣進行測定。尿素、雙氰胺含量用Agilent 1100液相色譜測定,穩定劑含量採用銻誘導磷鉬蘭分光光度法測定。
1 ) 氨基氰溶液維持pH在4. 5 ±0. 2,穩定劑質量分數在1. 38%左右,雙氰胺質量分數符合小於2%的要求;
2)在15℃以下儲運時,尿素質量分數保持在0. 04%左右,雙氰胺質量分數在1. 22%左右,符合液體氨基氰質量指標中的規定。
運輸
利用H3 PO4和NaH2 PO4緩衝體系做穩定劑,調節氨基氰溶液的pH保持在4. 5 ±0. 2,在15 ℃以下儲存運輸,可以阻止氨基氰的水解和聚合,有效地保證氨基氰的活性。
