[發明專利]一種凹凸棒土摻雜聚磷酸銨的制備方法

有效

• 申請號: 202010864219.1
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112143031B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 沈龍;蔣學鑫;王韶暉;秦永法
• 申請（專利權）人: 蚌埠壹石通聚合物復合材料有限公司
• 主分類號: C08K9/02
• 分類號: C08K9/02;C08K3/32;C08L23/12;C08K5/06;C08K5/3492
• 代理公司: 合肥中博知信知識產權代理有限公司 34142
• 代理人: 肖健

本發明公開了一種凹凸棒土摻雜聚磷酸銨的制備方法，涉及膨脹型阻燃劑技術領域，包括以下制備步驟：(1)預聚合；(2)氨化轉晶；(3)通氨熟化。本發明在高溫高壓反應釜中制備聚磷酸銨，通過在反應原料中加入凹凸棒土，得到的聚磷酸銨II型比例較高，較聚磷酸銨與凹凸棒土共混而言，阻燃效果更好。

技術領域：

本發明涉及膨脹型阻燃劑技術領域，具體涉及一種凹凸棒土摻雜聚磷酸銨的制備方法。

背景技術：

聚磷酸銨，一種無機阻燃劑，縮寫為APP，通式為(NH₄)_n+2PnO_3n+1，常與其它材料構成膨脹型阻燃體系。

已知的聚磷酸銨有6種不同的晶體結構，其中I型和II型聚磷酸銨應用最為廣泛，且均是以兩者混合物形式存在。I型APP是多孔性顆粒狀物質，表面具有不規則結構，所以容易發生吸濕現象。I型APP只能用于紙張和織物的阻燃，在其它方面受到了很大的限制。Ⅱ型APP為正交晶型，結構緊密，難溶于水，且顆粒表面十分圓滑，不易發生吸濕現象，其聚合度也比I型APP高。II型APP表面十分圓滑，不發生滲析現象，而且II型APP聚合度較大，與有機聚合物的相容性就越好，分解溫度越高，熱穩定性就越好，作為阻燃劑效果就越好。

由于聚磷酸銨的阻燃效果有限，需將聚磷酸銨與其它無機材料配合使用，提高阻燃性能。常用的手段是將無機材料在塑料加工過程中通過熔融共混加入，但這種方法無法消除因I型APP的存在導致聚磷酸銨的阻燃效果有限的問題。

《復合材料學報》第30卷第3期，公開了“鈣基納米蒙脫土/聚磷酸銨復合物的結構與性質”，通過在聚磷酸銨(APP)縮聚反應過程中加入鈣基納米蒙脫石(CaMMT)，制備CaMMT/APP復合物，以提高CaMMT在APP中的分散性，并提高其熱性能，從而提高阻燃效果。但加入鈣基納米蒙脫土(NaMMT)后，I型APP的比例提高，II型APP的比例降低，APP自身的分解溫度、熱穩定性均降低。

發明內容：

本發明所要解決的技術問題在于提供一種凹凸棒土(ATP)摻雜聚磷酸銨的制備方法，解決現有技術中II型APP比例低的問題，該方法制備的聚磷酸銨中II型APP的比例高，用于塑料中阻燃效果好。

本發明所要解決的技術問題采用以下的技術方案來實現：

一種凹凸棒土摻雜聚磷酸銨的制備方法，包括以下制備步驟：

(1)預聚合：將磷酸銨鹽與五氧化二磷加入反應釜中，再加入凹凸棒土，通入氮氣保護，升溫至260～280℃；

(2)氨化轉晶：預聚合完成后，向反應釜中通入氨氣，并升溫至280～310℃；

(3)通氨熟化：維持氨氣壓力0.1-0.15MPa，將溫度保持在250～270℃，結束后降溫，得到凹凸棒土摻雜聚磷酸銨。

所述磷酸銨鹽為磷酸氫二銨或磷酸二氫銨。

所述磷酸銨鹽與五氧化二磷的摩爾比為1:1。

所述凹凸棒土的加入量為磷酸銨鹽與五氧化二磷總量的1-10wt％。

為了避免因反應放熱導致反應溫度過高，所述升溫速度不超過5℃/min。

所述預聚合時間為60～120min。

所述氨化轉晶時間120～240min。

所述通氨熟化時間60～120min。

上述技術方案中的凹凸棒土由于含雜質較多，為了進一步提高純度，預先采用酸處理除雜，得到雜質少的凹凸棒土。

所述步驟(1)中凹凸棒土的除雜操作為：在去離子水中攪拌10-20h，加鹽酸調節pH至3～4，再攪拌24-48h，用離心機分級離心，去除黑色雜質，烘干研磨，過300目篩。