[發(fā)明專利]一種結(jié)晶Ⅱ型聚磷酸銨的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910216632.0
• 申請(qǐng)日: 2009-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN101717080A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐程浩;楊德建;劉義明;周堃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都程德化工科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C01B25/40
• 分類號(hào): C01B25/40
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司 51202
• 代理人: 黃幼陵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于II型聚磷酸銨領(lǐng)域，特別涉及一種II型聚磷酸銨的制備方法。

背景技術(shù)

聚磷酸銨簡稱APP，是一種含氮磷酸鹽，為白色粉末。聚磷酸銨按其聚合度大小，可分為低聚、中聚、高聚三種。聚合度越大，水溶性越小。按其結(jié)構(gòu)可分為結(jié)晶型和無定形型。結(jié)晶態(tài)聚磷酸銨為水不溶性和長鏈狀聚磷酸鹽。有I到V型五種變體。其中高聚合度結(jié)晶II型聚磷酸銨由于水不溶性好，分解溫度高，和高分子材料相溶性好，在高分子材料領(lǐng)域的使用有著顯著優(yōu)勢(shì)。與含鹵阻燃劑相比，結(jié)晶II型聚磷酸銨具有低毒、低煙、無機(jī)的特點(diǎn)，是一種新型的高效無機(jī)阻燃劑。

生產(chǎn)結(jié)晶II型聚磷酸銨的方法通常以五氧化二磷和磷酸氫二銨為原料，在一定溫度和氨分壓條件下進(jìn)行反應(yīng)。由于反應(yīng)物料在熔融后有強(qiáng)的粘性，反應(yīng)物料的加熱和攪拌混合一直是影響其工業(yè)化的不利因素。同時(shí)由于五氧化二磷具有強(qiáng)腐蝕性，從而使得生產(chǎn)工藝的不安全性增加。C.Y.Shen在其論文中涉及用I型聚磷酸銨制備II型聚磷酸銨的方法，但該論文公開的內(nèi)容是：將I型聚磷酸銨放置在一個(gè)密閉的容器內(nèi)，在溫度為200℃～375℃的條件下反應(yīng)60小時(shí)即可生成II型聚磷酸銨(C.Y.Shen，Preparation?andCharacterization?of?Crystalline?Long-Chain?Ammonium?Polyphosphates.J?Am?Chem?Soc1969.)，這種通過長時(shí)間密封加熱的方法在工業(yè)化生產(chǎn)中沒有實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種直接以I型聚磷酸銨為原料制備結(jié)晶II型聚磷酸銨的方法。

本發(fā)明所述結(jié)晶II型聚磷酸銨的制備方法，原料包括粒徑≤150μm的I型聚磷酸銨和粒徑≤150μm的縮合劑，所述I型聚磷酸銨與縮合劑的質(zhì)量比為80～100∶1，工藝步驟依次如下：

(1)將按上述質(zhì)量比計(jì)量的I型聚磷酸銨和縮合劑混合均勻；

(2)將I型聚磷酸銨和縮合劑的混合物料放入反應(yīng)器，在攪拌下用微波加熱至100℃時(shí)向反應(yīng)器內(nèi)通入氣氨，氣氨的通入量以維持反應(yīng)過程中反應(yīng)器內(nèi)的氨分壓在?0.085Mpa～0.1Mpa為限，然后繼續(xù)在攪拌下將I型聚磷酸銨和縮合劑的混合物料用微波加熱至170℃～190℃并在攪拌下于170℃-190℃保溫1小時(shí)～2.5小時(shí)，保溫時(shí)間屆滿后，繼續(xù)在攪拌下將I型聚磷酸銨和縮合劑的混合物料用微波加熱至280℃～330℃并在攪拌下于280℃～330℃保溫1.5小時(shí)～2.5小時(shí)，繼后降溫冷卻反應(yīng)產(chǎn)物，當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物的溫度降至100℃時(shí)，關(guān)閉氣氨，繼續(xù)冷卻至室溫，即獲II型聚磷酸銨；所述縮合劑由磷酸二氫氨和尿素組成，磷酸二氫氨與尿素的摩爾比為1∶1～1.2。

上述方法中，I型聚磷酸銨和縮合劑的混合物料于170℃-190℃保溫屆滿后，優(yōu)選加熱至310℃～330℃并在攪拌下于310℃～330℃保溫1.5小時(shí)～1.8小時(shí)后降溫冷卻反應(yīng)產(chǎn)物。

上述方法中，所述反應(yīng)器優(yōu)選微波管式爐反應(yīng)器。

上述方法中，將I型聚磷酸銨和縮合劑的混合物料加熱至100℃的加熱速度優(yōu)選2.5℃/min～3.0℃/min。

上述方法中，將I型聚磷酸銨和縮合劑的混合物料加熱至170℃～190℃與加熱至280℃～330℃的加熱速度優(yōu)選3.0℃/min～3.5℃/min。

上述方法中，攪拌為低速攪拌，攪拌速度為10～60轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選20～40轉(zhuǎn)/分鐘。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明所述方法制備的結(jié)晶II型聚磷酸銨純度高、聚合度高，分解溫度大于275℃，X射線衍射(XRD)分析表明，所獲產(chǎn)物中結(jié)晶II型聚磷酸銨達(dá)99％以上，按照工業(yè)聚磷酸氨國家標(biāo)準(zhǔn)(HG/T2770-2008)檢測(cè)，結(jié)晶II型聚磷酸銨的平均聚合度大于1000。

2、由于本發(fā)明所述方法以I型聚磷酸銨和縮合劑為原料，因而對(duì)設(shè)備無腐蝕，制備過程中安全性提高。

3、本發(fā)明所述方法的全流程約4.5～7小時(shí)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明所述方法制備的結(jié)晶II型聚磷酸銨特別適用于作阻燃劑使用，是一種高效，低毒的無機(jī)阻燃劑。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述結(jié)晶II型聚磷酸銨的制備方法的一種工藝流程圖；

圖2是本發(fā)明所述方法制備的結(jié)晶II型聚磷酸銨X射線衍射譜圖。

圖中，1-第一粉碎篩分機(jī)、2-混合槽、3-料儲(chǔ)槽、4-微波管式爐反應(yīng)器、5-第二粉碎篩分機(jī)、6-包裝機(jī)。

具體實(shí)施方式