[發明專利]分段控制制備結晶Ⅱ型聚磷酸銨的方法

無效

• 申請號: 201010189349.6
• 申請日: 2010-06-01
• 公開（公告）號: CN101830450A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 劉夠生;陳文彥;于建國
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C01B25/40
• 分類號: C01B25/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及聚磷酸銨制備技術領域，具體地說，是一種分段控制制備結晶II型聚磷酸銨的方法。

【背景技術】

對于結晶II型聚磷酸銨的制備方法，現主要的技術是采用五氧化二磷和磷酸氫二銨為主要原料，同時添加尿素、三聚氰胺、碳酸銨或硫酸銨為縮合劑，并在氨氣氣氛條件進行，反應在捏合機中進行，經混合、熔融、結晶、粉碎制得結晶II型聚磷酸銨。

如專利公開CN1629070A，選用等摩爾的五氧化二磷和磷酸氫二銨在150-350℃溫度下，添加硫酸銨、三聚氰胺或碳酸氫銨為縮合劑，在氨氣氣氛下經混合、熔融、結晶、粉碎制得結晶II型聚磷酸銨。

五氧化二磷來源于熱法磷酸，它吸濕性極強，在工業生產上對安全操作帶來極大的隱患，且貯存及運輸對安全規格要求極高。逐漸限制熱法磷酸是企業節能減排和資源可持續發展的必然要求。目前，熱法磷酸除用于電子級、醫藥級磷酸及其它一些特定磷化工產品外，其它磷化工產品正在逐步被濕法磷酸及其磷酸鹽所替代，因此，以非五氧化二磷為原料路線的結晶II型聚磷酸銨制備方法，符合企業節能減排和磷化工行業產業結構調整的需要。

專利公開101428780A選用精制磷酸為主要原料，以尿素、三聚氰胺、蜜白胺、蜜勒胺中的一種或它們的混合物為縮合劑，在150～320℃的溫度，反應半小時后，通入氨氣氨化、熟化、結晶、破碎，得到結晶II型支鏈聚磷酸銨。專利公開101538029A以磷酸氫二銨為主要原料，以尿素和(或)三聚氰胺為縮合劑，在120～320℃溫度，反應30～120分鐘，通入氨氣氨化30～100分鐘使其熟化和結晶，之后破碎，得到結晶II型聚磷酸銨。

上述發明專利以非五氧化二磷為原料路線，雖然生產工藝可行，但僅適用于實驗室研究，對于工業生產過程，物料在高溫混合與熔融過程對不銹鋼及其它金屬設備腐蝕嚴重，聚四氟乙烯及其它聚合物高分子材料或者不能耐320℃溫度，或者不能耐高溫磷酸鹽的腐蝕。專利公開101660137A選用熱解石墨復合涂層，在300-320℃的高溫磷酸或聚磷酸鹽條件下不腐蝕，可以用于高溫聚合反應制備聚磷酸銨，但是設備制造成本極高，不適用于大規模的工業生產，且石墨設備笨重易碎，攪拌漿選用石墨材質極易折斷。因此，需要從生產工藝上，對非五氧化二磷原料路線的結晶II型聚磷酸銨的生產方法進行改進。

【發明內容】

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種分段控制制備結晶II型聚磷酸銨的方法。

本發明的實施方法是：

第一階段在反應器中進行。在反應器中加入磷酸、磷酸氫一銨或磷酸氫二銨中的任意一種或幾種的混合物作為反應原料，同時或分步加入尿素和三聚氰胺作為混合縮合劑，或二者任選一的單一縮合劑。將物料混合均勻，并將物料加熱至160～240℃，期間不斷攪拌，使物料加熱熔融，并進行預聚合反應，預聚反應時間為10-30分鐘。

第二階段在捏合機中進行。第一階段預聚合后的漿料，迅速出料至預熱至230-350℃的捏合機中，并往捏合機中通入濕氨氣體，濕氨氣體的流量1-30L/min；預聚反應漿料加料完畢，捏合機內物料溫度控制在240-420℃，待物料固化后，保持繼續通入濕氨氣體，濕氨氣體的流量1-30L/min，繼續維持捏合機內物料溫度在240-420℃，并保持0.5-4小時。冷卻出料，粉碎，即可得到結晶II型聚磷酸銨；經過第一階段預聚合后的物料，腐蝕性極低，因此第二階段的捏合機可以用304不銹鋼或SUS316L不銹鋼作為材質。

本發明是通過以下技術方案來實現的，其具體步驟為：

(1)在反應器中加入磷酸、磷酸氫一銨或磷酸氫二銨中的任意一種或幾種的混合物作為反應原料，同時或分步加入尿素和三聚氰胺作為混合縮合劑，或二者任選一的單一縮合劑。其中，磷酸、磷酸氫一銨或磷酸氫二銨的重量份數為100份，尿素的重量份數為0-20份，三聚氰胺重量份數為0-40份。

(2)將上述物料混合，加熱至160～280℃，期間不斷攪拌，使物料加熱熔融，并進行預聚合反應，預聚反應時間為10-30分鐘；

(3)預聚合后的漿料，迅速出料至預熱至230-420℃的捏合機中，捏合機中通入濕氨氣體，濕氨氣體的流量1-30L/min，濕氨氣體是以干空氣通入濃度為2-30％的氨水溶液中，并且該氨水溶液每半小時更換一次。漿態物料加料完畢，捏合機內物料溫度控制在240-420℃，待物料固化后，繼續通入濕氨氣體，濕氨氣體的流量1-30L/min，維持溫度在240-420℃，并保持0.5-4小時，冷卻出料，粉碎，即可得到結晶II型聚磷酸銨；