聚氧化乙烯的简介
化学名称 : 聚氧化乙烯(Polyethylene oxide)PEO
中文别名:聚环氧乙烷聚氧化乙烯氧化乙烯的均聚物氧化聚乙烯聚环氧乙烯
英文名称:Ethene,homopolymer, oxidized
英文别名:POLYETHYLENE, OXIDIZEDEthene,homopolymer,oxidizedoxidizedpolyethylenePloyoxyethylenePOEPOLYETHYLENE OXIDIZED ACID NUMBER 17POLYETHYLENE OXIDIZED LOW MOLECULAR &OXIDIZEDPOLYETHYLENEWAXES
分 子 式 : H-(-O-CH2-CH2-)n-OH
外 观 : 白色粒状粉末(>20目)
软 化 点 : 65℃ ~ 67℃
熔 点 : 87-140℃
密 度 : 0.93g/ml at 25℃
真密度1.15 ~ 1.22 (Kg/L)
pH 值 : 中性(0.5wt%水溶液)
CAS 号:68441-17-8.
聚氧化乙烯(PEO)又称聚环氧乙烷,是一种结晶性、热塑性的水溶性聚合物。查询化工字典可以看到聚氧化乙烯有很多个英文的翻译名字,其中德国使用的PEO缩写就最为通用,PEO聚氧化乙烯产品的分子量可以在很大的范围内变动。德国洋樱集团就只生产高粘度的了,相对分子质量200~20000的产品被称为聚乙二醇(PEG),它们是粘性液体或蜡状固体:分子相对质量1x105~1x106的产品被称为聚氧化乙烯,PEO聚氧化乙烯是白色可流动粉末,分子结构为(CH2CH2O),此类树脂活性端基的浓度较低,没有明显的端基活性。
泡沫塑料一般都是聚苯乙烯发泡,不是聚乙烯
你说的颗粒是指发泡后的吧,发泡前的颗粒原料是稍软的乳白色实心颗粒
发泡后的颗粒内含大量不能流动的空气,空气的热阻非常的大,里面的空气又不能自由对流,所以可以用来保温
还有,发泡后的颗粒质软弹性好,可以用来做防震材料(就是电气包装盒里的泡沫塑料)
熔融插层法制备的插层复合物尽管插层不很均匀,但具有容易控制聚合物的聚合度(分子量),反应速率快,工业上容易实现等优点,得到了广泛的研究。蒙脱石-聚合物复合纳米材料研究比较多,目前已制备出多种类型复合物,其中有一些种类的纳米塑料已实现工业化生产。而对高岭土-聚合物材料的研究近几年才刚刚开始,对其研究很少。本次工作探讨了熔融法制备高岭土-聚乙二醇20000(Kao-PEG)的最佳反应时间,并首次综合运用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、透射电镜、热分析等对复合物进行表征,细致观察了复合物的形貌,并研究其插层前后的结构变化和热稳定性,加深了对该聚合物复合材料的科学认识,有益于今后对其予以开发应用。
一、实验用主要原料
高岭土:萍乡硬质高岭土,≤200目。无水乙醇:分析纯,含量≥99.7%。二甲基亚砜(DMSO):分析纯,含量≥99.0%。聚乙二醇-20000(PEG-20000):平均分子量19000,分析纯。丙酮:分析纯,含量99.5%。
二、Kao-PEG的制备
高岭土-聚乙二醇的制备分为2个步骤:高岭土-二甲基亚砜(Kao-DMSO)的制备和高岭土-聚乙二醇(Kao-PEG)的制备。
Kao-DMSO的制备:将10g高岭土悬浮于100mLDMSO和9mL蒸馏水的混合液中,将混合物装入三颈瓶内,放置于恒温磁力搅拌仪上,冷凝回流,在一定温度下磁力搅拌反应一定时间后,离心沉降分离;将固体物用无水乙醇洗涤除去复合物外表面多余的DMSO,50℃下烘干8h,得到白色粉末状样品。
Kao-PEG的制备:将0.5g Kao-DMSO与1.5g聚乙二醇(PEG-20000)混合,研磨10min,使混合均匀,置于坩埚内,在烘箱中160℃下熔融反应6h、12h、24h、48h、96h后取出,降至室温,用丙酮漂洗干净,风干后样品备测试用。
三、结果与讨论
1.高岭土-聚乙二醇插层复合物XRD分析
高岭石原样的d001值为0.717nm,用DMSO插层后d001值由0.717nm增至1.124nm,插层率90.17%。经聚乙二醇置换插层制备的Kao-DMSO复合物中,高岭石的d001值由0.717nm膨胀到1.121~1.125nm。因此,可以用插层率和置换插层率来表征插层程度。
不同时间熔融法制备高岭土-聚乙二醇(Kao-PEG)的XRD图谱及插层率见图4-28。可见熔融法的插层速率较快,反应12h插层率即趋向一稳定值80%左右;反应24h插层率达最大值;继续延长插层时间,插层率不是增高,反而有微弱程度的降低。从XRD图上还可以看出,插层时间太短,则反应不完全,如插层6h制备的复合物有分叉的衍射峰(d=1.019nm)存在,说明还处于预插层体复合物分子与插层分子的交换取代阶段。而反应12h以后则没有分叉的衍射峰,可以认为插层12h为最佳反应时间。Kao-PEG的d001峰尖锐且强度高,层间距比高岭土原样仅增加0.4nm左右,而PEG高分子链的横向截面高度也大约为0.30nm[8],表明PEG分子在高岭石层间为高度有序单层排列。
图4-28 高岭土、PEG、Kao-DMSO和不同反应时间Kao-PEGX射线衍射图谱
(a)高岭土;(b)PEG;(c)Kao-DMSO;(d)反应6h;(e)反应12h;(f)反应24h;(g)反应48h;(h)反应96h
因为Kao-PEG的d001值(1.121~1.125nm)同Kao-DMSO的d001值(1.124nm)非常相近,在XRD图谱上难以区分,为证明DMSO分子确实已被PEG置换,对反应物用水进行漂洗。若是Kao-DMSO,水漂洗后脱嵌,复合物的1.124nm恢复至高岭石的0.717nm左右;若为Kao-PEG,水洗后的d001值基本不变。经PEG插层反应48h后制备的Kao-PEG水洗后的XRD图(图4-29b)表明,水洗后的d001值仍为1.124nm,可见DMSO分子已被PEG分子置换。从Kao-PEG插层复合物的XRD图上还可看到,样品中有聚乙二醇的特征衍射峰存在(图4-28),在反应时间较短的复合物中聚乙二醇的衍射峰强度大,残留的包覆在高岭石表面的聚乙二醇较多,这与电镜照片相互佐证。
图4-29 反应48hKao-PEG及水洗后样品的XRD图谱
(a)Kao-PEG;(b)Kao-PEG水洗后样品
2.高岭土-聚乙二醇插层复合物FTIR分析
高岭土、Kao-DMSO、Kao-PEG、PEG等样品高波数区(羟基振动区)的红外光谱见(图4-30)。高岭石羟键特征振动峰为3694cm-1、3667cm-1、3647cm-1、3620cm-1(图4-30a),前3个振动峰归属于高岭石的内表面羟基,一般认为这些羟基的伸展方向与(001)面呈60°~73°夹角;后者归属于内羟基。内羟基位于片层内部远离插层客体分子,因此3620cm-1振动峰一般受插层影响微弱。而内表面羟基位于片层表面容易受到插层的影响,插层前后其振动峰变化较大。
图4-30 高岭石、Kao-DMSO、Kao-PEG、PEG高波数区的红外光谱
(a)高岭石;(b)Kao-DMSO;(c)Kao-PEG;(d)PEG
在Kao-DMSO的红外振动图谱(图4-30b)中,内表面羟基振动峰的位置(3695cm-1、3664cm-1)和强度与高岭土原样相比均有明显变化,强度降低,而内羟基振动峰(3622cm-1)的强度和位置则基本保持不变。另外在3022cm-1、2936cm-1处形成2个CH3振动峰,表明DMSO分子插入到高岭石层间并与内表面羟基形成了氢键。
而Kao-PEG的图谱(图4-30c)与高岭石或Kao-DMSO有着显著的差别,当PEG分子插入高岭石层间后,内表面羟基3694cm-1振动峰与高岭石相比强度明显减弱,与Kao-DMSO则基本类似;缺少3667cm-1、3647cm-1处的振动峰,新增加3652cm-1振动峰;内羟基振动峰(3623cm-1)位置与强度基本不变;归属于DMSO中的CH3振动峰(3022cm-1、2936cm-1)在Kao-PEG中难以辨别其存在,而属于PEG(图4-30d)的CH3振动峰(2888cm-1)则明显存在于Kao-PEG中(2887cm-1)。显然,PEG分子已替代DMSO插入到高岭石层间与内表面羟基形成了氢键。Kao-PEG中的3451cm-1归属于δ(HOH)振动峰。
不同样品的低波数区红外光谱见(图4-31),DMSO分子的S=O振动峰(1043cm-1)与CH3的振动峰(1310cm-1、1433cm-1)在Kao-DMSO中均有相应表现(1036cm-1、1319cm-1、1432cm-1),而在Kao-PEG中难以辨别其踪迹,表明经置换插层后DMSO被PEG完全置换,基本上无残留。这与高波数区红外光谱分析结果一致。Kao-PEG中的1634cm-1也归属于δ(HOH)振动峰,进一步说明Kao-PEG中存在有吸附水或插层水分子。在C—H振动带变化范围(1500~1200cm-1)内,Kao-PEG中有许多振动带与PEG相似,无明显变化,说明有吸附的PEG分子存在;增加的一些新的振动峰为插层PEG分子的振动所引起。
图4-31 高岭石、Kao-DMSO、Kao-PEG、PEG低波数区的红外光谱
(a)高岭石;(b)Kao-DMSO;(c)Kao-PEG;(d)PEG
以上分析表明,PEG通过置换Kao-DMSO中的DMSO而插入高岭石层间,形成Kao-PEG插层纳米复合物,并且吸附有少量的水分子和PEG分子。
3.高岭土-聚乙二醇插层复合物电镜分析
高岭土原样总体上为片状堆积体,板片平直,厚度较大,粉碎后的颗粒呈板状、板柱状、等粒状、似球状等,大小不一(图4-32a)。经二甲基亚砜插层后,形貌变化不太大,高岭石的板片仍清晰可见,但片层端面处的棱角钝化,层厚度减小,有别于高岭土原样(图4-32b)。聚乙二醇原样多为粒径在0.2~1mm的片状块体(图4-32c),片层可扭曲并在层片间形成空洞(图4-32d)。高岭石经聚乙二醇插层后的扫描电镜照片见(图4-32e、4-32f)。由图可见,高岭土-聚乙二醇的形貌与高岭土原样、聚乙二醇原样或高岭土-二甲基亚砜插层复合物(Kao/DMSO)有着本质的差别。用聚乙二醇插层后,高岭石片层被撑开,成径厚比非常大的二维结构,单层厚达到纳米级(50~100nm),层间孔隙增大。由于PEG20000为分子量极大的长链分子,Kao-PEG中高岭石片层的表面被或多或少的聚乙二醇(PEG)分子包覆,颗粒之间相互粘连成为较大的颗粒。当高岭石表面包覆有比较多的PEG分子时,其形貌非常奇特,高岭石片层表面的PEG分子以插层后的薄板状高岭石片层为骨架并将其片层相互连接,因此,以高岭石为骨架形成大小不等形状各异的许多孔洞(图4-32e)。当高岭石表面包覆较少的PEG分子时,Kao-PEG复合物中主要为插层高岭石板片堆积体,高岭石的板片平直,形貌清晰可见,但高岭石仍然被PEG分子连接为大的颗粒(图4-32f)。
经反应96h的高岭土-聚乙二醇复合物的透射电镜照片(图4-33a、4-33b)表明,高岭石在复合物中主要呈极薄的板片状,说明聚合物插层后,有相当一部分高岭石已剥离为层厚在纳米级的薄片。由于复合物的这种结构,显然具有纳米级的薄层和高的比表面积,使得Kao-PEG插层复合物在吸附剂、催化剂载体等方面具有潜在的应用前景。
图4-32 不同样品的扫描电镜照片
(a)kaolinite;(b)Kao-DMSO;(c)(d)PEG;(e)Kao-PEG(12h);(f)Kao-PEG(96h)
图4-33 Kao-PEG(96h)的透射电镜照片
4.高岭土-聚乙二醇插层复合物热稳定性
Kao-PEG的加热过程比较复杂,按热失重曲线特征(图4-34)大约可分为3个阶段:0~170℃为缓慢失重阶段,曲线平缓,失重3%;170~600℃为强烈失重阶段,曲线陡峭下降,失重51%;600~1200℃为微弱失重阶段,曲线近于水平,失重4%左右。
3个阶段有不同的差热特征,第一阶段差热曲线上的68℃吸热峰归属于聚乙二醇的熔化吸热,该阶段的失重为表面吸附物的加热挥发。第二阶段最为复杂,177℃吸热峰归属于聚乙二醇的熔化与挥发;紧接其后180~344℃之间的强放热峰为有机物的燃烧,复合物大量失重伴随着强烈放热,并与400~600℃之间高岭石脱羟基吸热变化过程相重叠,致使曲线复杂化。第三阶段,差热曲线和热失重曲线均表现出缓慢变化,在600~800℃为高岭石少量脱羟基阶段,1005℃为偏高岭石晶相转变的放热反应,放热峰微弱不明显,而且,1060℃以下仍持续有少量失重,这是由于有机物脱嵌时高岭石因脱羟基片层坍塌致使部分有机物陷在片层中间,片层间有机物的存在阻碍偏高岭石转变为莫来石等的反应,导致反应进行较慢,因而随着晶格重排有机物缓慢释放。从以上分析可知,Kao-PEG复合物在低于170℃仅有聚乙二醇的熔化和少量水的挥发,因此,Kao-PEG复合物在低于170℃下稳定。
图4-34 高岭土-聚乙二醇插层复合物的热重-差热分析
物理化学特性
三聚氰胺性状为纯白色单斜棱晶体,无味,密度1.573g/cm3 (16℃)。常压熔点354℃(分解);快速加热升华,升华温度300℃。溶于热水,微溶于冷水,极微溶于热乙醇,不溶于醚、苯和四氯化碳,可溶于甲醇、甲醛、乙酸、热乙二醇、甘油、吡啶等。低毒。在一般情况下较稳定,但在高温下可能会分解放出氰化物。
呈弱碱性(pKb=8),与盐酸、硫酸、硝酸、乙酸、草酸等都能形成三聚氰胺盐。在中性或微碱性情况下,与甲醛缩合而成各种羟甲基三聚氰胺,但在微酸性中(pH值5.5~6.5)与羟甲基的衍生物进行缩聚反应而生成树脂产物。遇强酸或强碱水溶液水解,胺基逐步被羟基取代,先生成三聚氰酸二酰胺,进一步水解生成三聚氰酸一酰胺,最后生成三聚氰酸。
主要用途三聚氰胺是一种用途广泛的基本有机化工中间产品,最主要的用途是作为生产三聚氰胺甲醛树脂(MF)的原料。三聚氰胺还可以作阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂等。该树脂硬度比脲醛树脂高,不易燃,耐水、耐热、耐老化、耐电弧、耐化学腐蚀、有良好的绝缘性能、光泽度和机械强度,广泛运用于木材、塑料、涂料、造纸、纺织、皮革、电气、医药等行业。其主要用途有以下几方面:
(1)装饰面板:可制成防火、抗震、耐热的层压板,色泽鲜艳、坚固耐热的装饰板,作飞机、船舶和家具的贴面板及防火、抗震、耐热的房屋装饰材料。
(2)涂料:用丁醇、甲醇醚化后,作为高级热固性涂料、固体粉末涂料的胶联剂、可制作金属涂料和车辆、电器用高档氨基树脂装饰漆。
(3)模塑粉:经混炼、造粒等工序可制成蜜胺塑料,无度、抗污,潮湿时仍能保持良好的电气性能,可制成洁白、耐摔打的日用器皿、卫生洁具和仿瓷餐具,电器设备等高级绝缘材料。
(4)纸张:用乙醚醚化后可用作纸张处理剂,生产抗皱、抗缩、不腐烂的钞票和军用地图等高级纸。
(5)三聚氰胺甲醛树酯与其他原料混配,还可以生产出织物整理剂、皮革鞣润剂、上光剂和抗水剂、橡胶粘合剂、助燃剂、高效水泥减水剂、钢材淡化剂等。
生物学毒性
目前三聚氰胺被认为毒性轻微,大鼠口服的半数致死量大于3克/公斤体重。据1945年的一个实验报道:将大剂量的三聚氰胺饲喂给大鼠、兔和狗后没有观察到明显的中毒现象。动物长期摄入三聚氰胺会造成生殖、泌尿系统的损害,膀胱、肾部结石,并可进一步诱发膀胱癌。1994年国际化学品安全规划署和欧洲联盟委员会合编的《国际化学品安全手册》第三卷和国际化学品安全卡片也只说明:长期或反复大量摄入三聚氰胺可能对肾与膀胱产生影响,导致产生结石。然而,2007 年美国宠物食品污染事件的初步调查结果认为:掺杂了≤6.6%三聚氰胺的小麦蛋白粉是宠物食品导致中毒的原因,为上述毒性轻微的结论画上了问号。但为安全计,一般采用三聚氰胺制造的食具都会标明“不可放进微波炉使用”。
假蛋白原理
由于食品和饲料工业蛋白质含量测试方法的缺陷,三聚氰胺也常被不法商人用作食品添加剂,以提升食品检测中的蛋白质含量指标,因此三聚氰胺也被人称为“蛋白精”。
蛋白质主要由氨基酸组成,其含氮量一般不超过30%,而三聚氰胺的分子式含氮量为66%左右。通用的蛋白质测试方法“凯氏定氮法”是通过测出含氮量来估算蛋白质含量,因此,添加三聚氰胺会使得食品的蛋白质测试含量偏高,从而使劣质食品通过食品检验机构的测试。有人估算在植物蛋白粉和饲料中使测试蛋白质含量增加一个百分点,用三聚氰胺的花费只有真实蛋白原料的1/5。三聚氰胺作为一种白色结晶粉末,没有什么气味和味道,掺杂后不易被发现。
奶粉事件:各个品牌奶粉中蛋白质含量为15-20%(晚上在超市看到包装上还有标示为10-20%的),蛋白质中含氮量平均为16%。以某合格牛奶蛋白质含量为2.8%计算,含氮量为0.44%,某合格奶粉蛋白质含量为18%计算,含氮量为2.88%。而三聚氰胺含氮量为66.6%,是牛奶的151倍,是奶粉的23倍。每100g牛奶中添加0.1克三聚氰胺,就能提高0.4%蛋白质。
微溶系指溶质1g(ml)能在溶剂100~不到1000ml中溶解,三聚氰胺在水中微溶,在牛奶这种水包油型的乳液中溶解度未找到实验数据,本人觉得比水的溶解度要好一些,待验证。
合成工艺
三聚氰胺最早被李比希于1834年合成,早期合成使用双氰胺法:由电石(CaC2)制备氰胺化钙(CaCN2),氰胺化钙水解后二聚生成双氰胺(dicyandiamide),再加热分解制备三聚氰胺。目前因为电石的高成本,双氰胺法已被淘汰。与该法相比,尿素法成本低,目前较多采用。尿素以氨气为载体,硅胶为催化剂,在380-400℃温度下沸腾反应,先分解生成氰酸,并进一步缩合生成三聚氰胺。
6 (NH2)2CO → C3H6N6 + 6 NH3 + 3 CO2
生成的三聚胺气体经冷却捕集后得粗品,然后经溶解,除去杂质,重结晶得成品。尿素法生产三聚氰胺每吨产品消耗尿素约3800kg、液氨500kg。
按照反应条件不同,三聚氰胺合成工艺又可分为高压法(7-10MPa,370-450℃,液相)、低压法(0.5-1MPa,380-440℃,液相)和常压法(<0.3MPa,390℃,气相)三类。
国外三聚氰胺生产工艺大多以技术开发公司命名,如德国巴斯夫(BASF Process)、奥地利林茨化学法(Chemical Linz Process)、鲁奇法(Lurgi Process)、美国联合信号化学公司化学法(Allied Signal Chemical)、日本新日产法(Nissan Process)、荷兰斯塔米卡邦法(既DSM法)等。这些生产工艺按合成压力不同,可基本划分为高压法、低压法和常压法三种工艺。目前世界上技术先进、竞争力较强的主要有日本新日产Nissan法和意大利Allied-Eurotechnica的高压法,荷兰DSM低压法和德国BASF的常压法。
我国三聚氰胺生产企业多采用半干式常压法工艺,该方法是以尿素为原料0.1MPa以下,390℃左右时,以硅胶做催化剂合成三聚氰胺,并使三聚氰胺在凝华器中结晶,粗品经溶解、过滤、结晶后制成成品。
(1)装饰面板:可制成防火、抗震、耐热的层压板,色泽鲜艳、坚固耐热的装饰板,作飞机、船舶和家具的贴面板及防火、抗震、耐热的房屋装饰材料。
(2)涂料:用丁醇、甲醇醚化后,作为高级热固性涂料、固体粉末涂料的胶联剂、可制作金属涂料和车辆、电器用高档氨基树脂装饰漆。
(3)模塑粉:经混炼、造粒等工序可制成蜜胺塑料,无度、抗污,潮湿时仍能保持良好的电气性能,可制成洁白、耐摔打的日用器皿、卫生洁具和仿瓷餐具,电器设备等高级绝缘材料。
(4)纸张:用乙醚醚化后可用作纸张处理剂,生产抗皱、抗缩、不腐烂的钞票和军用地图等高级纸。
(5)三聚氰胺甲醛树酯与其他原料混配,还可以生产出织物整理剂、皮革鞣润剂、上光剂和抗水剂、橡胶粘合剂、助燃剂、高效水泥减水剂、钢材淡化剂等。
生物学毒性
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目前三聚氰胺被认为毒性轻微,大鼠口服的半数致死量大于3克/公斤体重。据1945年的一个实验报道:将大剂量的三聚氰胺饲喂给大鼠、兔和狗后没有观察到明显的中毒现象。动物长期摄入三聚氰胺会造成生殖、泌尿系统的损害,膀胱、肾部结石,并可进一步诱发膀胱癌。1994年国际化学品安全规划署和欧洲联盟委员会合编的《国际化学品安全手册》第三卷和国际化学品安全卡片也只说明:长期或反复大量摄入三聚氰胺可能对肾与膀胱产生影响,导致产生结石。然而,2007 年美国宠物食品污染事件的初步调查结果认为:掺杂了≤6.6%三聚氰胺的小麦蛋白粉是宠物食品导致中毒的原因,为上述毒性轻微的结论画上了问号。但为安全计,一般采用三聚氰胺制造的食具都会标明“不可放进微波炉使用”。
假蛋白原理
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由于食品和饲料工业蛋白质含量测试方法的缺陷,三聚氰胺也常被不法商人用作食品添加剂,以提升食品检测中的蛋白质含量指标,因此三聚氰胺也被人称为“蛋白精”。
蛋白质主要由氨基酸组成,其含氮量一般不超过30%,而三聚氰胺的分子式含氮量为66%左右。通用的蛋白质测试方法“凯氏定氮法”是通过测出含氮量来估算蛋白质含量,因此,添加三聚氰胺会使得食品的蛋白质测试含量偏高,从而使劣质食品通过食品检验机构的测试。有人估算在植物蛋白粉和饲料中使测试蛋白质含量增加一个百分点,用三聚氰胺的花费只有真实蛋白原料的1/5。三聚氰胺作为一种白色结晶粉末,没有什么气味和味道,掺杂后不易被发现。
奶粉事件:各个品牌奶粉中蛋白质含量为15-20%(晚上在超市看到包装上还有标示为10-20%的),蛋白质中含氮量平均为16%。以某合格牛奶蛋白质含量为2.8%计算,含氮量为0.44%,某合格奶粉蛋白质含量为18%计算,含氮量为2.88%。而三聚氰胺含氮量为66.6%,是牛奶的151倍,是奶粉的23倍。每100g牛奶中添加0.1克三聚氰胺,就能提高0.4%蛋白质。
微溶系指溶质1g(ml)能在溶剂100~不到1000ml中溶解,三聚氰胺在水中微溶,在牛奶这种水包油型的乳液中溶解度未找到实验数据,本人觉得比水的溶解度要好一些,待验证。
检测方案
在现有奶粉检测的国家标准中,主要进行蛋白质、脂肪、细菌等检测。三聚氰胺属于化工原料,是不允许添加到食品中的,所以现有标准不会包含相应内容。亦即三聚氰胺检测目前并无国家标准。因此,德国莱茵TÜV集团参照美国食品化学品法典(FCC)三聚氰胺HPLC-UV定量方法,同时还可采用HPLC/MS检测方法(实验室方法)对婴儿食品,宠物食品,饲料及其原料(包括淀粉,大米蛋白, 玉米蛋白, 谷朊粉、粮油等)开展三聚氰胺的检测业务,检测结果具备权威性。
合成工艺
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三聚氰胺最早被李比希于1834年合成,早期合成使用双氰胺法:由电石(CaC2)制备氰胺化钙(CaCN2),氰胺化钙水解后二聚生成双氰胺(dicyandiamide),再加热分解制备三聚氰胺。目前因为电石的高成本,双氰胺法已被淘汰。与该法相比,尿素法成本低,目前较多采用。尿素以氨气为载体,硅胶为催化剂,在380-400℃温度下沸腾反应,先分解生成氰酸,并进一步缩合生成三聚氰胺。
6 (NH2)2CO → C3H6N6 + 6 NH3 + 3 CO2
生成的三聚胺气体经冷却捕集后得粗品,然后经溶解,除去杂质,重结晶得成品。尿素法生产三聚氰胺每吨产品消耗尿素约3800kg、液氨500kg。
按照反应条件不同,三聚氰胺合成工艺又可分为高压法(7-10MPa,370-450℃,液相)、低压法(0.5-1MPa,380-440℃,液相)和常压法(<0.3MPa,390℃,气相)三类。
国外三聚氰胺生产工艺大多以技术开发公司命名,如德国巴斯夫(BASF Process)、奥地利林茨化学法(Chemical Linz Process)、鲁奇法(Lurgi Process)、美国联合信号化学公司化学法(Allied Signal Chemical)、日本新日产法(Nissan Process)、荷兰斯塔米卡邦法(既DSM法)等。这些生产工艺按合成压力不同,可基本划分为高压法、低压法和常压法三种工艺。目前世界上技术先进、竞争力较强的主要有日本新日产Nissan法和意大利Allied-Eurotechnica的高压法,荷兰DSM低压法和德国BASF的常压法。
我国三聚氰胺生产企业多采用半干式常压法工艺,该方法是以尿素为原料0.1MPa以下,390℃左右时,以硅胶做催化剂合成三聚氰胺,并使三聚氰胺在凝华器中结晶,粗品经溶解、过滤、结晶后制成成品。
相关致病案例
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2007年,美国爆发宠物食品受污染事件。事后调查表明:掺杂了≤6.6%三聚氰胺的小麦蛋白粉是宠物食品导致中毒的原因。
2008年9月,中国爆发三鹿婴幼儿奶粉受污染事件,导致食用了受污染奶粉的婴幼儿产生肾结石病症,其原因也是奶粉中含有三聚氰胺。
国家质检总局近日紧急在全国开展了婴幼儿奶粉三聚氰胺含量专项检查。此次专项检查对其余109家企业进行了排查,共检验了这些企业的491批次产品。阶段性检查结果显示,有22家婴幼儿奶粉生产企业的69批次产品检出了含量不同的三聚氰胺。
检出三聚氰胺婴幼儿配方乳粉企业名单
序号 标称的企业 产品名称 抽样数 不合格数 三聚氰胺最高含量mg/kg
1 石家庄三鹿集团股份有限公司 三鹿牌婴幼儿配方乳粉 11 11 2563.00
2 上海熊猫乳品有限公司 熊猫可宝牌婴幼儿配方乳粉 5 3 619.00
3 青岛圣元乳业有限公司 圣元牌婴幼儿配方乳粉 17 8 150.00
4 山西古城乳业集团有限公司 古城牌婴幼儿配方乳粉 13 4 141.60
5 江西光明英雄乳业股份有限公司 英雄牌婴幼儿配方乳粉 2 2 98.60
6 宝鸡惠民乳品(集团)有限公司 惠民牌婴幼儿配方乳粉 1 1 79.17
7 内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司 蒙牛牌婴幼儿配方乳粉 28 4 68.20
8 中澳合资多加多乳业(天津)有限公司 可淇牌婴幼儿配方乳粉 1 1 67.94
9 广东雅士利集团股份有限公司 雅士利牌婴幼儿配方乳粉 30 10 53.40
10 湖南培益乳业有限公司 南山倍益牌婴幼儿配方乳粉 3 1 32.00
11 黑龙江省齐宁乳业有限责任公司 婴幼儿配方乳粉2段基粉 1 1 31.74
12 山西雅士利乳业有限公司 雅士利牌婴幼儿配方乳粉 4 2 26.30
13 深圳金必氏乳业有限公司 金必氏牌婴幼儿配方乳粉 2 2 18.00
14 施恩(广州)婴幼儿营养品有限公司 施恩牌婴幼儿配方乳粉 20 4 17.00
15 广州金鼎乳制品厂 金鼎牌婴幼儿配方乳粉 3 1 16.20
16 内蒙古伊利实业集团股份有限公司 伊利牌儿童配方乳粉 35 1 12.00
17 烟台澳美多营养品有限公司 澳美多牌婴幼儿配方乳粉 6 6 10.70
18 青岛索康营养科技有限公司 爱可丁牌婴幼儿配方乳粉 3 1 4.80
19 西安市阎良区百跃乳业有限公司 御宝牌婴幼儿配方乳粉 3 1 3.73
20 烟台磊磊乳品有限公司 磊磊牌婴幼儿配方乳粉 3 3 1.20
21 上海宝安力乳品有限公司 宝安力牌婴幼儿配方乳粉 1 1 0.21
22 福鼎市晨冠乳业有限公司 聪尔壮牌婴幼儿配方乳粉 1 1 0.09
备注:嘻嘻网制表
三聚氰胺的违法添加案例
2007年深圳检验检疫局从台湾进口的3批“爱族牌”观赏鱼饲料检出三聚氰胺,且三聚氰胺含量较高,分别为0.35 g/kg 、0.47g/kg 、0.51g/kg。这3批鱼饲料共 846千克,货值1016美元。
2007年福建、天津、山东、珠海检验检疫局从进口马来西亚、泰国、秘鲁的鱼粉(HS编码均为2301201000)中检出三聚氰胺阳性,已依法对进口鱼粉作出 退货处理。
据美国食品药品管理局(FDA)官方消息,美国FDA首次在美国国内生产的饲料中发现含有三聚氰胺,有关企业已经开始自动召回相关产品。含有三聚氰胺的饲料添加剂来自俄亥俄州托莱多市Tembec BTLSR公司和科罗拉多州约翰斯敦市Uniscope公司。Tembec公司生产AquaBond和Aqua-Tec II黏合剂,主要用于出口,同时向Uniscope公司提供生产Xtra-Bond黏合剂的原料,Uniscope公司生产的Xtra-Bond黏合剂主要供应美国市场。上述黏合剂主要用于生产牛、绵羊、山羊、鱼、虾的颗粒饲料。Tembec公司确认,为了增加颗粒饲料的黏性,在产品配方中添加了三聚氰胺。但在美国三聚氰胺禁止用来作为动物或鱼/虾饲料添加剂。
2007年北京检验检疫局从进口澳大利亚的宠物食品(HS编码为2309101000)中检出三聚氰胺阳性,并依法对进口宠物食品作出退货处理。
聚氧化乙烯(Polyethylene oxide)又称聚环氧乙烷,简称PEO,是一种外观为白色细小颗粒的水溶性高聚物。高分子量聚氧化乙烯具有粘接、分散、絮凝、增稠等多种性能,广泛用于造纸、医药、纺织等行业,可以用作胶粘剂、水溶性薄膜、纺织浆料、增稠利、药物添加剂等。
1. 聚氧化乙烯的物化性质
1.1 物理性质
聚氧化乙烯为白色粉末状固体,无特殊气味,软化点为65~67℃,脆化点为-50℃。有良好的热塑性,当加热到高于其熔点温度以后,可将基加工成各种形状和薄膜。
能完全溶于水。其水溶液呈中性或弱碱
性。另外在极性有机溶液尤其在氯代烃类化合物中有较好的溶解度。
聚氧化乙烯(分子量为106),的水溶液浓度低于1%wt时,呈粘稠状;浓度为20%wt时。溶液变成不粘的弹性咬。水溶液的粘度除与本身分子量、浓度有关外,改变溶液的温度、剪切速率、加入无机盐等均对帖度有影响。
聚氧化乙烯的特性粘度和分子量的关系和符合Mark-Houwink关系:[η]=KM
水溶液中K、a值如下:(见下表)
1.2化学性质
聚氧化乙烯具有较好的化学稳定性,既
耐酸,又耐碱。但由于高分子链中醚原子土还有未共用电子对,有较强的形成氢键倾向,和一些带有电子接受体的单体或高分子,如丙烯酸、丹宁酸、聚内烯酸等。可以形成缔合型络合物。
溶剂
温度(℃)
K/10-5
a
近似分子量范围
水
25
11.92
0.96
(5~40)×/105
水
30
12.5
0.78
104~107
水
35
6.4
0.82
104~107
水
45
6.9
0.81
104~107
由于氧化降解。无论是固体聚氧化乙烯,加工过程中的聚氧化乙烯,还是其水溶液.随着放置时间的变长.分子量均会下降。微量氯、过氧化物、高锰酸盐、过硫酸盐或过渡金属离子的存在,均能促进氧化降解速度。为有效降低聚氧化乙烯的氧化降解速度。通常加入一些稳定剂,如加入高分子重量0.01~0.5%的吩噻嗪,丁基化羟基甲苯或是5~10%wt
的九水乙醇,异丙醇、乙二醇等。