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偶氮二甲酰胺
偶氮二甲酰胺(英文名称azodicarbonamide)又名偶氮二酰胺;二氮烯二羧酸酰胺(diazinedicarboxamide);商品名为发泡剂AC或发泡剂ADC(Foamer ADC),是一种白色或淡黄色粉末(如图所示),无毒,无嗅,不易燃烧,具有自熄性。溶于碱,不溶于汽油、醇、苯、吡啶和水;化学式为C2H4N4O2,分子式为NH2CON=NCONH2。
偶氮二甲酰是一种在工业中常用到的发泡剂,可用于瑜伽垫、橡胶鞋底等生产,以增加产品的弹性。同时也可以用于食品工业,增加面粉团的强度和柔韧性。
- 中文名
- 偶氮二甲酰胺
- 外文名
- azodicarbonamide
- 中文别名
- 偶氮二酰胺;二氮烯二羧酸酰胺
- 分子式
- C2H4N4O2
- CAS
- 123-77-3
- EINECS号
- 204-650-8
- 分子量
- 116.08
- 分解温度
- 195℃一210℃
物理性质
【外观】是一种白色或淡黄色粉末(如图所示),无毒,无嗅。
【熔点】(℃)225(分解)
【分解温度】(℃) 195~210
【相对密度】(20℃) 1.65
【爆炸下限】g/m3 600
【燃烧热】 kJ/mol 1090
【溶解性能】能溶于碱,不溶于汽油、醇、苯、吡啶和水。
【稳定性】不稳定,受热分解,主要生成氮、一氧化碳和二氧化碳等气体。
化学性质
【CAS登录号】123-77-3
【EINECS登录号】204-650-8
【分子量】116.08
【分子式及结构式】化学式为C2H4N4O2,分子式为NH2CON=NCONH2,
【常见的化学反应】加热易分解成氮、一氧化碳和二氧化碳。可溶性的亚硝酸盐和硫氰酸盐能促进其分解,加入氨、丙三醇和尿素衍生物时可降低其分解温度。
【禁配物】Ba, Cd, Pb, Zn的有机盐类,亚硝酸盐、硫氰酸盐、氨、尿素、丙三醇。
【聚合危害】无聚合危害。
制备方法
由水合肼、尿素与硫酸缩合成中间体联二脲,再经氧化反应而得成品。
(1) 缩合过程:将尿素溶于2%水合肼溶液,加到反应锅。在搅拌下加硫酸,使料液pH值达到1~2,加热使pH值转为2~5,再缓缓加入硫酸,保持pH值2~5反应数小时后,取样测定终点(用0.1N碘溶液滴定含肼量)。滤出硫酸铵母液后,缩合反应生成的联二脲,用热水洗涤,供氧化工序用。反应方程如下:
(1) 缩合过程:将尿素溶于2%水合肼溶液,加到反应锅。在搅拌下加硫酸,使料液pH值达到1~2,加热使pH值转为2~5,再缓缓加入硫酸,保持pH值2~5反应数小时后,取样测定终点(用0.1N碘溶液滴定含肼量)。滤出硫酸铵母液后,缩合反应生成的联二脲,用热水洗涤,供氧化工序用。反应方程如下:
NH2NH2·H2O + H2SO4→NH2NH2·H2SO4
NH2N2·H2SO4+2NH2CONH2→NH2CONHNHCONH2 + (NH4)2SO4
(2) 氧化过程: 将联二脲放入反应锅用水溶解,加入溴化钠,通入氯气,反应温度控制在30-50℃,制得的偶氮二甲酰胺先用温水洗至中性,经离心机甩干干燥后,得成品。氧化工序对发泡剂ADC的产品质量和生产本影响最大。早期采用硝酸法和铬酸法,由于成本和污染的原因,已趋于淘汰。氯气-溴为氧化剂取代铬盐氧化联二脲生产发泡剂ADC的方法,使产品成本降低很多。其他的方法还有空气和二氧化氮氧化联二脲,收率为84.3%;也可用电解法、过氧化氢氧化法等,氯-溴氧化法反应方程如下:
(2) 氧化过程: 将联二脲放入反应锅用水溶解,加入溴化钠,通入氯气,反应温度控制在30-50℃,制得的偶氮二甲酰胺先用温水洗至中性,经离心机甩干干燥后,得成品。氧化工序对发泡剂ADC的产品质量和生产本影响最大。早期采用硝酸法和铬酸法,由于成本和污染的原因,已趋于淘汰。氯气-溴为氧化剂取代铬盐氧化联二脲生产发泡剂ADC的方法,使产品成本降低很多。其他的方法还有空气和二氧化氮氧化联二脲,收率为84.3%;也可用电解法、过氧化氢氧化法等,氯-溴氧化法反应方程如下:
NH2CONHNHCONH2 +Cl2→NH2CONNCONH2 + 2HCl
该法的消耗定额为:水合肼(40%)1160kg/t;尿素(含氮量≥46%)1330kg/t;液氯800kg/t;烧碱(30%)2000kg/t;硫酸(98%)1140kg/t。
氧化过程对偶氮二甲酰胺的质量和生产成本影响最大,氯和溴氧化法取代硝酸和铬酸氧化降低了成本。如果采用次氯酸钠做氧化剂与氯、溴氧化法更方便、易控,污染也较少,是有发展前途的方法。
【产业链】
【参考质量指标】按HG2-1178-78标准,偶氮二甲酰胺质量如下表:
项目
|
优等品
|
一级品
|
合格品
|
|
外观
|
浅黄色粉末
|
|||
发气量mL/g
|
215
|
210
|
200
|
|
细度
|
筛余物筛孔38μm/%≤
|
0.1
|
0.2
|
1.0
|
平均粒径Dn/μm≤
|
12
|
|||
分解温度℃ ≥
|
200~210
|
200
|
200
|
|
加热减量%≤
|
0.15
|
0.25
|
0.30
|
|
灰分%≤
|
0.10
|
0.10
|
0.20
|
|
纯度 %≤
|
97.0
|
95.0
|
毒理作用
不同国家对它有不同的要求,在美国,属于“公认安全”的食品添加剂,面粉中的最大使用量是45ppm;在英国,将其视为致呼吸敏感物,认为其在工作场所的存在可能诱发哮喘;在中国,也可作为面粉处理剂限量使用。世界卫生组织则认为,有限的动物实验表明偶氮二甲酰胺被动物吸入或摄入后,大部分不被吸收,并快速通过粪便被排出,对实验动物的急性毒性较低,不会对皮肤、眼睛及呼吸道造成刺激。没有足够的研究证明偶氮二甲酰胺对动物或人类具有致癌性或生殖毒性。但存在充足证据表明偶氮二甲酰胺能诱导哮喘及其他呼吸道症状的发生,也可能使暴露在偶氮二甲酰胺中的工人皮肤敏感,其对其他系统的有害性则未有研究。
其他研究被指这种化学制品在三个方面较容易对人体造成影响:包括破坏面粉中的维生素、影响钙质的吸收以及损害人体的重要脏器从而诱发癌症。因此,英国、欧盟、澳洲、新西兰、新加坡和日本等地都已禁止偶氮二甲酰胺在食品中的使用。
大鼠经口LD50:>6400mg/kg;大鼠皮肤LD50:>500mg/kg大鼠经腹膜腔LD50:440mg/kg。
注意事项
生产过程采用原料水合肼有强腐蚀性,毒性很大。能侵蚀玻璃、橡胶、皮革和软木等。蒸气和液体能腐蚀皮肤、眼睛、鼻、喉和黏膜等。生产设备要密闭,防止与人体直接接触,急性毒性:采用衬塑纸袋或纸板桶密封包装。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。防止阳光直射,远离明火、热源。应与氧化剂、酸类、碱类分开存放,切忌混储混运。
运输注意事项:铁运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与氧化剂、酸类、碱类等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。中途停留时应远离火种、热源。车辆运输完毕应进行彻底清扫,铁路运输时要禁止溜放。
主要用途
可作为发泡剂用于多种泡沫塑料发泡,例如PVC、EVC、PP、PE、PS等塑料的发泡。超细粉适用于在仿皮人造革及EVA鞋材要求高,孔径密而均匀的的塑料制品发泡。采用偶氮二甲酰胺的制品弹性好、泡孔径匀、强度好。也可以用于食品工业,增加面团的强度和柔韧性,具有漂白作用,也可使面包看上去更好看。根据中国的《GB2760-2011食品添加剂使用标准》,偶氮甲酰胺是合法的食品添加剂,可以作为面粉处理剂在小麦粉中使用,最大使用量为0.045g/kg。
食品安全
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