[發明專利]一種兩步生產II型聚磷酸銨的方法

有效

• 申請號: 201610029234.8
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105668536B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 楊曉龍;黃躍川;吳志峰;晏世濤;張萬平
• 申請（專利權）人: 云南天耀化工有限公司
• 主分類號: C01B25/40
• 分類號: C01B25/40
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產權事務所53113
• 代理人: 范嚴生

技術領域

本發明屬于無機化工技術領域，具體涉及一種兩步生產II型聚磷酸銨的方法。

背景技術

聚磷酸銨(APP)是一種高效、低毒、價廉的無機阻燃劑，由于含磷、氮量高，抗吸濕性強，熱穩定性好，比重小，分散性能優良，產品接近中性，可單獨或與其他阻燃劑復配使用。廣泛用于涂料、塑料、紙張、木材等的防火阻燃，也可作為干粉滅火器用于森林、煤田等的大面積滅火。在用于膨脹型防火涂料中作為酸源，阻燃效果顯著。

聚磷酸銨是一種重要的高效無機阻燃劑，是一種無支鏈聚合物，其分子通式為（NH₄)_n+2P_nO_3n+1，結構式為

我國從上世紀80年代開始研制生產，一直處于規模小，水平低的狀況。國內生產聚磷酸按的廠家也不多，且其生產的產品質量不一，生產的APP的聚合度一般比較低(n< 100)，產量也比較小。2009年全球阻燃劑的消耗量為152.6萬噸，其中，磷系阻燃劑的消耗量為28.0萬噸。到了2014年全球阻燃劑的消耗量增長了5%，為194.5萬噸，而磷系阻燃劑的消耗量增長了7.9%，達到40.9萬噸。聚磷酸銨作為一種重要的無機磷系阻燃劑，也是構成膨脹阻燃體系的重要組成部分。在阻燃逐步從氣相阻燃趨向于凝聚相阻燃的情況下，聚磷酸銨將會成為重要增長點。

據有關聚磷酸按的科研報道，目前生產的APP聚合度較低。而高聚合度APP的工業化生產是采用五氧化二磷體系生產，五氧化二磷為高危化工類產品，對人體有嚴重危害。因此發展安全生產高聚合度APP迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種兩步生產II型聚磷酸銨的方法，本發明是通過如下技術方案來實現的：

一種兩步生產II型聚磷酸銨的方法，包括合成反應和聚合反應，具體步驟如下：

（1）將原料黃磷液化；

（2）將液化后的黃磷送入噴淋槍，液態黃磷在噴淋槍中被壓縮空氣霧化后噴入燃燒爐；

（3）被霧化的黃磷在燃燒爐中燃燒生成五氧化二磷氣體，燃燒爐中的燃燒溫度為：1000-2200℃；

（4）步驟（3）中生成的五氧化二磷氣體經冷卻器冷卻至500-550℃后進入反應器；

（5）冷卻后的五氧化二磷氣體在反應器中與氨氣和水在常壓下反應得到白色中間產物，反應溫度為100-600℃，五氧化二磷：氨氣：水= （0.1-10）：（1-5）：1，將得到的白色中間產物冷卻后收集；

（6）將收集到的白色中間產物放入聚合設備內通氨氣加熱聚合，溫度為100-350℃，壓力為0.05-1.5MPa，聚合時間為：0.5-20小時；

（7）將聚合反應的產品研磨后得到II型聚磷酸銨；

以上步驟（1）-（5）為合成反應，步驟（6）-（7）為聚合反應。

步驟（2）中的壓縮空氣為一次經空氣壓縮機、氣水分離器和計量儀表后的空氣。

步驟（4）中所述的反應器為文氏反應器。

所述的白色中間產物為偏磷酸銨。

所述的黃磷為工業品，含P≥99.9%，氨氣為液氨蒸發得到，液氨為工業品，氨含量≥99.9%，水為去離子水。

所述的聚合反應所使用的設備為特制帶壓聚合爐。

所述的聚合反應中所采用的加熱方式為電加熱、導熱油加熱、過熱蒸汽加熱的其中一種。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

本發明具有以下優點:

1)現有常規方法生產的聚磷酸銨采用五氧化二磷體系，對人體有嚴重的傷害，本發明采用黃磷制取無毒無害中間產物，再聚合得聚磷酸銨，不會對人體有傷害；

2)本發明生產的聚磷酸銨含磷量大、含氮量高，P₂O₅ 含量最高可達P₂O₅ 74%；N含量最高可達 14%，作為阻燃劑，有脫水炭化作用，受熱分解出不燃物氮隔離空氣和聚磷酸根對基材表面的覆蓋，阻燃效果好;

3)本發明生產的聚磷酸銨聚合度高且分子量分布窄，水溶性0.5%以下，在一般有機溶劑中完全不溶，吸濕性小，用于防火涂料、干粉滅火劑、塑料阻燃性能優良;

4)本發明生產的聚磷酸銨粒細、色白、分散性好、耐熱性好、結晶II型純度高的特點；

5）本發明生產的聚磷酸銨聚合度高，質量好，整個生產過程安全性高，產量大。

附圖說明