CN101891168B - 一种非五氧化二磷原料路线制备结晶ⅱ型聚磷酸铵的方法 - Google Patents

一种非五氧化二磷原料路线制备结晶ⅱ型聚磷酸铵的方法 Download PDF

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Abstract

一种结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，具体步骤为：将一定量的磷酸铵盐和聚磷酸三聚氰胺盐在常温下混合均匀，升温到120℃～320℃通入湿氨气，反应30～120分钟，继续升温到180～380℃通入湿氨气，保温反应1-5小时，之后经固化、破碎、冷却，得到结晶II型聚磷酸铵。本发明的优点，采用非五氧化二磷工艺路线，制备过程安全、简单、易实现，并且晶型稳定。

Description

一种非五氧化二磷原料路线制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵的方法
【技术领域】
本发明涉及聚磷酸铵制备技术领域，具体地说，是一种非五氧化二磷原料路线制备结晶II型聚磷酸铵的方法。
【背景技术】
结晶II型聚磷酸铵阻燃剂是一种高效的无卤阻燃材料，它具有低毒、低烟、无熔滴的特点，同时又具有很好的热稳定性、较低的水溶性、较小的吸湿性的优点，广泛应用于聚烯烃的无卤膨胀阻燃。
对于结晶II型聚磷酸铵的制备方法，现主要的技术是采用五氧化二磷和磷酸氢二铵为主要原料，同时添加尿素、三聚氰胺、碳酸铵或硫酸铵为缩合剂，并在氨气气氛条件进行，反应在捏合机中进行，经混合、熔融、结晶、粉碎制得结晶II型聚磷酸铵。
如发明专利公开CN1629070A，选用等摩尔的五氧化二磷和磷酸氢二铵在150-350℃温度下，添加硫酸铵、三聚氰胺或碳酸氢铵为缩合剂，在氨气气氛下经混合、熔融、结晶、粉碎制得结晶II型聚磷酸铵。
五氧化二磷来源于热法磷酸，它吸湿性极强，在工业生产上对安全操作带来极大的隐患，且贮存及运输对安全规格要求极高。逐渐限制热法磷酸是企业节能减排和资源可持续发展的必然要求。目前，热法磷酸除用于电子级、医药级磷酸及其它一些特定磷化工产品外，其它磷化工产品正在逐步被湿法磷酸及其磷酸盐所替代，因此，以非五氧化二磷为原料路线的结晶II型聚磷酸铵制备方法，符合企业节能减排和磷化工行业产业结构调整的需要。
对于非五氧化二磷原料路线制备结晶II型聚磷酸铵，发明专利公开101428780A选用精制磷酸为主要原料，以尿素、三聚氰胺、蜜白胺、蜜勒胺中的一种或它们的混合物为缩合剂，在150～320℃的温度，反应半小时后，通入氨气氨化、熟化、结晶、破碎，得到结晶II型支链聚磷酸铵。发明专利公开101538029A以磷酸氢二铵为主要原料，以尿素和(或)三聚氰胺为缩合剂，在120～320℃温度，反应30～120分钟，通入氨气氨化30～100分钟使其熟化和结晶，之后破碎，得到结晶II型聚磷酸铵。
本发明提供了另一种非五氧化二磷原料路线制备结晶II型聚磷酸铵的方法。
【发明内容】
本发明的目的在于克服五氧化二磷原料路线技术的不足，提供一种以磷酸铵盐和选自磷酸三聚氰胺盐、焦磷酸三聚氰胺盐或聚磷酸三聚氰胺盐中的任意一种为主要原料，制备结晶II型聚磷酸铵的方法。
本发明的实施方法是：
在反应器中将一定量的磷酸铵盐和选自磷酸三聚氰胺盐、焦磷酸三聚氰胺盐或聚磷酸三聚氰胺盐中的任意一种在常温下混合均匀，升温到120℃～320℃通入湿氨气，反应30～120分钟，继续升温到180～380℃通入湿氨气，反应1-5小时，之后经固化、破碎、冷却，得到结晶II型聚磷酸铵。
本发明是通过以下技术方案来实现的，其具体步骤为：
(1)在反应器中加入磷酸铵盐和选自磷酸三聚氰胺盐、焦磷酸三聚氰胺盐或聚磷酸三聚氰胺盐中的任意一种，其中，磷酸铵盐可以是磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、或磷酸三铵中的任意一种或多种以任意比例的混合物，磷酸铵盐的重量份数为100份，磷酸三聚氰胺盐、焦磷酸三聚氰胺盐或聚磷酸三聚氰胺盐中的任意一种的重量份数为1-100份；
(2)常温下将物料混合均匀，加热至120～320℃，期间不断搅拌，并通入湿氨气，湿氨气体的流量1-30L/min，湿氨气体是以干空气通入浓度为2-25％的氨水溶液中，并且该氨水溶液每半小时更换一次，反应30～120分钟；
(3)继续升温到180～380℃通入湿氨气，湿氨气体的流量1-30L/min，湿氨气体是以干空气通入浓度为2-25％的氨水溶液中，并且该氨水溶液每半小时更换一次，反应1-5小时；
(4)冷却出料，粉碎，即可得到结晶II型聚磷酸铵。
采用X射线衍射，对得到的聚磷酸铵晶型进行检测，所用的仪器为D/MAX2550VB/PC型转靶X射线多晶衍射仪CuK检测。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
本发明以磷酸铵盐和选自磷酸三聚氰胺盐、焦磷酸三聚氰胺盐或聚磷酸三聚氰胺盐中的任意一种作为反应原料，是一种非五氧化二磷原料路线的结晶II型聚磷酸铵制备方法，制备过程安全、简单、易实现，并且晶型稳定。
【附图说明】
图1是本发明制备的结晶II型聚磷酸铵的X射线衍射图。
【具体实施方式】
以下提供本发明制备结晶II型聚磷酸铵的方法的具体实施方式。
实施例1
在反应器中加入磷酸氢二铵100kg，磷酸三聚氰胺盐30kg，常温下将物料混合均匀，加热至220℃，期间不断搅拌，并通入湿氨气，湿氨气体的流量20L/min，湿氨气体是以干空气通入浓度为8％的氨水溶液中，并且该氨水溶液每半小时更换一次，反应30分钟；继续升温到320℃通入湿氨气，湿氨气体的流量10L/min，湿氨气体是以干空气通入浓度为15％的氨水溶液中，并且该氨水溶液每半小时更换一次，反应3小时；冷却出料，粉碎，即可得到结晶II型聚磷酸铵。
实施例2
在反应器中加入磷酸二氢铵100kg，磷酸三聚氰胺盐70kg，常温下将物料混合均匀，加热至280℃，期间不断搅拌，并通入湿氨气，湿氨气体的流量10L/min，湿氨气体是以干空气通入浓度为15％的氨水溶液中，并且该氨水溶液每半小时更换一次，反应60分钟；继续升温到280℃通入湿氨气，湿氨气体的流量10L/min，湿氨气体是以干空气通入浓度为15％的氨水溶液中，并且该氨水溶液每半小时更换一次，反应4小时；冷却出料，粉碎，即可得到结晶II型聚磷酸铵。
实施例3
在反应器中加入磷酸三铵100kg，聚磷酸三聚氰胺盐50kg，常温下将物料混合均匀，加热至180℃，期间不断搅拌，并通入湿氨气，湿氨气体的流量10L/min，湿氨气体是以干空气通入浓度为20％的氨水溶液中，并且该氨水溶液每半小时更换一次，反应60分钟；继续升温到350℃通入湿氨气，湿氨气体的流量10L/min，湿氨气体是以干空气通入浓度为20％的氨水溶液中，并且该氨水溶液每半小时更换一次，反应4.5小时；冷却出料，粉碎，即可得到结晶II型聚磷酸铵。
实施例4
在反应器中加入磷酸氢二铵100kg，焦磷酸三聚氰胺盐30kg，其余均同实施例3。
实施例5
在反应器中加入磷酸氢二铵50kg，磷酸二氢铵50kg，聚磷酸三聚氰胺盐60kg，其余均同实施例3。
实施例6
在反应器中加入磷酸三铵100kg，磷酸三聚氰胺盐60kg，其余均同实施例3。
实施例7
在反应器中加入磷酸氢二铵100kg，聚磷酸三聚氰胺盐100kg，常温下将物料混合均匀，加热至180℃，期间不断搅拌，并通入湿氨气，湿氨气体的流量20L/min，湿氨气体是以干空气通入浓度为15％的氨水溶液中，并且该氨水溶液每半小时更换一次，反应100分钟；继续升温到220℃通入湿氨气，湿氨气体的流量10L/min，湿氨气体是以干空气通入浓度为2％的氨水溶液中，并且该氨水溶液每半小时更换一次，反应4小时；冷却出料，粉碎，即可得到结晶II型聚磷酸铵。
实施例8
在反应器中加入磷酸氢二铵80kg，磷酸三铵20kg，焦磷酸三聚氰胺盐13kg，常温下将物料混合均匀，加热至220℃，期间不断搅拌，并通入湿氨气，湿氨气体的流量20L/min，湿氨气体是以干空气通入浓度为10％的氨水溶液中，并且该氨水溶液每半小时更换一次，反应60分钟；继续升温到280℃通入湿氨气，湿氨气体的流量10L/min，湿氨气体是以干空气通入浓度为20％的氨水溶液中，并且该氨水溶液每半小时更换一次，反应2小时；冷却出料，粉碎，即可得到结晶II型聚磷酸铵。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种制备结晶II型聚磷酸铵的方法，其特征在于，具体步骤为：
在反应器中将磷酸铵盐和选自磷酸三聚氰胺盐、焦磷酸三聚氰胺盐或聚磷酸三聚氰胺盐中的任意一种在常温下混合均匀，升温到120℃～320℃通入湿氨气，反应30～120分钟，继续升温到180～380℃通入湿氨气，反应1-5小时，之后经固化、冷却出料、粉碎，得到结晶II型聚磷酸铵；
其中，磷酸铵盐的重量份数为100份，磷酸三聚氰胺盐、焦磷酸三聚氰胺盐或聚磷酸三聚氰胺盐的重量份数为1-100份。
2.如权利要求1所述的一种制备结晶II型聚磷酸铵的方法，其特征在于，磷酸铵盐是磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、或磷酸三铵中的任意一种或多种以任意比例的混合物。
3.如权利要求1所述的一种制备结晶II型聚磷酸铵的方法，其特征在于，湿氨气体是以干空气通入浓度为2-25％的氨水溶液中，湿氨气体的流量1-30L/min，并且该氨水溶液每半小时更换一次。
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