CN101987728A - 一种五氧化二磷原料路线制备结晶v型聚磷酸铵的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种五氧化二磷原料路线制备结晶V型聚磷酸铵的方法,具体步骤为:在反应器中加入磷酸氢二铵和五氧化二磷,加热至180~320℃,维持30~130min,加入三聚氰胺(或尿素)。物料比为,磷酸氢二铵∶五氧化二磷∶三聚氰胺(或尿素)的摩尔比为1∶(0.05~2.5)∶(0.05~2.5),继续升温至220~330℃通入氨气,氨气分压0.02~1.0MPa,每公斤物料对应的氨气流量为1.0~10L/min,保温反应1-5小时,之后经固化、冷却、破碎,得到结晶V型聚磷酸铵。本发明制备过程简单、易于控制,并且晶型稳定。
Description
【技术领域】
本发明涉及聚磷酸铵制备技术领域,具体地说,是一种五氧化二磷原料路线制备结晶V型聚磷酸铵的方法。
【背景技术】
结晶V型聚磷酸铵的制备方法主要有两类,一类是以结晶I型和(或)结晶II型聚磷酸铵为原料,在一定条件下实现晶型转化。如美国专利US3687695提出,将结晶I型和结晶II型聚磷酸铵及其混合物加热至340~420℃,在高含氨气氛中进行热处理,此后迅速冷却,得到结晶V型聚磷酸铵,其转化条件是氨分压至少为0.63MPa,且当结晶I型转化为结晶V型后,随即进行快速冷却,冷却速率要求大于50℃/min,特别是在250~350℃时,要求冷却速率达到75℃/min,这只能用液氮冷却才能达到。由于此方法需在高温下急冷,操作条件苛刻,不易实现,且由于晶型转化过程缓慢,整个转化过程接近20小时,得到的结晶V型聚磷酸铵结晶度不高,没有工业应用价值。
另一类是磷酸铵盐热缩合法,如日本专利JP9235110提出,以磷酸盐(如磷酸铵)的物质,和缩合剂(如尿素)在300~380℃下、湿氨存在下加热,缩合形成结晶V型聚磷酸铵。此专利要求氨化条件一定在湿氨气氛中,并且其产品纯度与气氛含水量有关,否则得到的产品含结晶I型聚磷酸铵。磷酸铵盐热缩合法所要求的反应温度较高,接近400℃,经历数小时,且产品中除了结晶V型聚磷酸铵外,还含10%左右的氨化未完全含晶体缺陷其它晶型物质。
发明专利公开CN101654234A,以磷酸一铵和尿素为原料,通过控制工艺条件,在360~400℃温度下制得结晶V型聚磷酸铵。发明专利公开CN101700879A,以磷酸和三聚氰胺为原料,通过控制工艺条件,在280~330℃温度下制得结晶V型聚磷酸铵。发明专利公开CN101774562A,磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵中的一种或几种为主要原料,以含胺类物质为缩合剂,在160~240℃温度下制得结晶V型聚磷酸铵。
本发明提供了另一种制备晶型稳定的结晶V型聚磷酸铵的方法,是一种五氧化二磷原料路线制备结晶V型聚磷酸铵的方法。
【发明内容】
本发明是一种五氧化二磷原料路线制备结晶V型聚磷酸铵的方法,实施方法是:
在反应釜中加入磷酸氢二铵和五氧化二磷,加热至180~320℃,维持30~130min,加入三聚氰胺或尿素。磷酸氢二铵∶五氧化二磷∶三聚氰胺(或尿素)的摩尔比为1∶(0.05~2.5)∶(0.05~2.5),继续升温至220~330℃通入氨气,氨气分压0.02~1.0MPa,每公斤物料对应的氨气流量1.0~10L/min,保温反应1~5小时,之后经固化、冷却、破碎、得到结晶V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氢二铵和五氧化二磷,加热至180~320℃,维持30~130min;再加入三聚氰胺(或尿素)。物料比为,磷酸∶五氧化二磷∶三聚氰胺(或尿素)的摩尔比为1∶(0.05~2.5)∶(0.05~2.5);
(2)继续升温至220~330℃通入氨气,氨气分压0.02~1.0MPa,每公斤物料对应的氨气流量1.0~10L/min,保温反应1~5小时;
(3)冷却出料,粉碎,即可得到结晶V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。
文献[JP9235110]的X射线衍射图谱见图1,本技术制备的结晶V型聚磷酸铵的X射线衍射图谱见图2。文献[JP9235110]的X射线衍射数据和本技术制备的结晶V型聚磷酸铵的X射线衍射数据对比见表1。
表1文献结晶V型聚磷酸铵和本技术制备结晶V型的聚磷酸铵的XRD数据对比
从表1的文献[JP9235110]数据和本技术制备的结晶V型聚磷酸铵的X射线衍射数据对比中可以清晰地看出,本技术制备的结晶V型聚磷酸铵与文献数据高度一致,而如背景技术中所述,文献[JP9235110]所制备的结晶V型聚磷酸铵是采用磷酸铵盐热缩合法。
与现有技术相比,本发明的积极效果是:本发明提供了另一种制备结晶V型聚磷酸铵的方法,丰富了制备所需的原料,制备过程简单、易于控制,并且晶型稳定。
【附图说明】
图1是文献[JP9235110]的X射线衍射图谱。
图2是本技术制备的结晶V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V型聚磷酸铵方法的具体实施方式。
实施例1
在反应釜中加入磷酸氢二铵和五氧化二磷,加热至280℃,维持30min,加入三聚氰胺,磷酸氢二铵∶五氧化二磷∶三聚氰胺摩尔比为1∶1.5∶0.9,继续升温至310℃通入氨气,氨气分压0.03MPa,每公斤物料对应的氨气流量1.0L/min,保温反应3小时,之后经固化、冷却、破碎、得到结晶V型聚磷酸铵。
实施例2
在反应釜中加入磷酸氢二铵和五氧化二磷,加热至250℃,维持80min,加入三聚氰胺,磷酸∶五氧化二磷∶三聚氰胺的摩尔比为1∶2∶1,继续升温至280℃通入氨气,氨气分压0.25MPa,每公斤物料对应的氨气流量3.0L/min,保温反应2小时,之后经固化、冷却、破碎、得到结晶V型聚磷酸铵
实施例3
在反应釜中加入磷酸氢二铵和五氧化二磷,加热至260℃,维持100min,加入尿素,磷酸氢二铵∶五氧化二磷∶尿素的摩尔比为1∶2∶1,继续升温至290℃通入氨气,氨气分压0.25MPa,每公斤物料对应的氨气流量5.0L/min,保温反应3.0小时,之后经固化、冷却、破碎、得到结晶V型聚磷酸铵。
实施例4
在反应釜中加入磷酸氢二铵和五氧化二磷,加热至240℃,维持30min,加入尿素,磷酸氢二铵∶五氧化二磷∶尿素的摩尔比为1∶1∶2,继续升温至280℃通入氨气,氨气分压0.3MPa,每公斤物料对应的氨气流量7L/min,保温反应4小时,之后经固化、冷却、破碎、得到结晶V型聚磷酸铵。
实施例5
在反应釜中加入磷酸氢二铵和五氧化二磷,加热至210℃,维持60min,加入三聚氰胺,磷酸氢二铵∶五氧化二磷∶三聚氰胺的摩尔比为1∶1.5∶0.15,继续升温至290℃通入氨气,氨气分压0.2MPa,每公斤物料对应的氨气流量4.0L/min,保温反应3小时,之后经固化、冷却、破碎、得到结晶V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)
1.一种五氧化二磷原料路线制备结晶V型聚磷酸铵的方法,其特征在于,具体步骤为:
在反应釜中加入磷酸氢二铵和五氧化二磷,加热至180~320℃,在该温度下保持30~130min,然后加入三聚氰胺或尿素,继续升温至220~330℃并在该温度下通入氨气,在该温度下保温反应1-5小时并且在此过程中持续通入氨气,之后物料经固化、冷却、破碎,得到结晶V型聚磷酸铵。
2.如权利要求书1所述的一种五氧化二磷原料路线制备结晶V型聚磷酸铵的方法,其特征在于,磷酸氢二铵∶五氧化二磷∶三聚氰胺(或尿素)的摩尔比为1∶(0.05~2.5)∶(0.05~2.5)。
3.如权利要求书1所述的一种五氧化二磷原料路线制备结晶V型聚磷酸铵的方法,其特征在于,通入的氨气,氨气分压为0.02~1.0MPa,每公斤物料对应的氨气流量为1.0~10L/min。
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