[發明專利]一種低水溶性結晶Ⅱ型聚磷酸銨的制備方法

有效

• 申請號: 201611095085.1
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106744775B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 梅毅;俞寶根;謝德龍;楊云艷;姜國強;廉培超;王馳;任新林;龍萍
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學;貴州鑫新化工集團有限公司
• 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

本發明公開了一種低水溶性結晶Ⅱ型聚磷酸銨的制備方法，該方法以五氧化二磷和聚磷酸為原料，將聚磷酸預熱后與五氧化二磷同時加入到反應器中，通入壓力為常壓～0.5MPa氨氣，流量20～200L/(h?kg)反應1～4小時，后調節氨氣流量后再繼續反應1～3小時，所得物料經冷卻、粉碎，得到低水溶性結晶Ⅱ型聚磷酸銨；本發明的優點是采用五氧化二磷和聚磷酸為原料，一步合成獲得低水溶性結晶Ⅱ型聚磷酸銨產品，合成出的聚磷酸銨聚合度高達1700～2600，熱分解溫度大于285℃，在水中的溶解度小于0.3g/100mL。

技術領域

本發明涉及磷系阻燃劑制備技術領域，具體涉及一種低水溶性結晶Ⅱ型聚磷酸銨的制備方法。

技術背景

聚磷酸銨 （又稱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，可單獨或與其它阻燃劑復配使用。

聚磷酸銨一共有6種晶型，其中Ⅰ和Ⅱ型是最常見的兩種產品。Ⅰ型聚磷酸銨是鏈形結構，聚合度低、表面粗糙不規則、水溶性大、易吸潮、熱穩定性差，只能用于普通防火涂料、纖維、木材和紙張等的阻燃。Ⅱ型聚磷酸銨屬正交（斜方）晶系，聚合度高、表面光滑緊湊、不易吸潮、阻燃效能強、與被添加的材料相容性好，被廣泛用于涂料、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。

關于結晶Ⅱ型聚磷酸銨的合成方法近年來有很多報道，也公開了許多專利。

發明專利申請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。該方法的缺點是聚合度較低，難于獲得高純的Ⅱ型聚磷酸銨產品。

發明專利申請CN102190291是以結晶Ⅰ型聚磷酸銨為原料，加入部分Ⅱ型聚磷酸銨作為晶種，在氨氣氣氛下加熱反應數小時后轉化制得Ⅱ型APP。

發明專利申請CN101717080A是將1%～1.25%的縮合劑加入到Ⅰ型APP中混合均勻后投入帶攪拌的微波管式反應器內加熱聚合，通入氨氣，在170～190℃反應1～2.5 h，再升至280～330℃反應1.5～2.5 h，其后降溫至100℃停止通氨，出料冷卻、粉碎，得到聚合度1000～1200、純度≥99％的Ⅱ型APP。

發明專利申請CN102190291、CN101717080A均是以Ⅰ型聚磷酸銨為基本原料，經轉化再制得Ⅱ型聚磷酸銨，流程長，生產成本高。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種以聚磷酸與五氧化二磷為原料制備低水溶性結晶Ⅱ型聚磷酸銨的方法。

為實現本發明目的，采用如下技術方案：

（1）將聚磷酸升溫至100～200℃；

（2）按比例將五氧化二磷和聚磷酸送入240～360℃的反應器中；

（3）向反應器通入氨氣，每公斤反應物料對應氨氣的小時流量為20～200 L/(h?kg)，攪拌條件下反應1～4小時；

（4）調節氨氣流量為10～70 L/(h?kg)，繼續反應1～3小時；

（5）冷卻出料，粉碎，得到低水溶性結晶Ⅱ型聚磷酸銨。

上述步驟（1）所述的聚磷酸為正磷酸含量為100%～125%（以100%H₃PO₄計）。

上述步驟（1）中五氧化二磷與聚磷酸的質量比為1:1～5。

上述步驟（2）中所述的反應器為捏合機。

上述步驟（3）中反應壓力為常壓～0.5MPa，反應時間1～4小時。