CN102190291A - 一种晶型转化法制备结晶ⅱ型聚磷酸铵的方法 - Google Patents
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Abstract
一种晶型转化法制备结晶II型聚磷酸铵的方法，具体步骤为：将一定质量结晶I型聚磷酸铵升温到150-200℃后，加入结晶II型聚磷酸铵作为晶种，并加入一定质量的水，继续升温到280-350℃，反应1.5-3小时后开始通入氨气，保温反应1-3小时后，经冷却，粉碎，即得到结晶II型聚磷酸铵。该生产方法安全、简单、易实现，并且对反应设备无腐蚀，得到产品晶型稳定。
Description
【技术领域】
本发明涉及聚磷酸铵制备技术领域，具体地说，是一种晶型转化法制备结晶II型聚磷酸铵的方法。
【技术背景】
高聚合度结晶II型聚磷酸铵同时含磷、氮两种元素，它无毒、环保，无融滴，是一种非常有效的无卤型阻燃剂，广泛应用于聚烯烃、聚氨酯、聚酰胺等工程塑料材料的阻燃。
结晶II型聚磷酸铵主要有三种合成方法，一种是五氧化二磷技术路线，以五氧化二磷和磷酸氢二铵为原料，同时添加尿素、三聚氰胺、硫酸铵等为缩合剂，在特定的氨气气氛下，在捏合机中反应制得结晶II型聚磷酸铵；另一种是利用磷酸氢二铵为主要原料，加入特定的缩合剂，通过对氨气气氛的控制，合成结晶II型聚磷酸铵；还有一种是晶型转换法，利用结晶I型聚磷酸铵为原料，通过对反应条件的控制，使结晶I型聚磷酸铵转化成结晶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。以五氧化二磷法为原料的生产方法，由于五氧化二磷化学活性十分活泼，与水或有机物接触后释放出大量的热，对安全操作及工人人身安全都存在隐患，所以开发非五氧化二磷原料路线的生产方法十分必要。并且生产五氧化二磷的原料是黄磷，黄磷是源于热法磷酸路线，生产过程能耗高、污染大，不符合我国节能减排及环境保护的要求。
发明专利CN101717080A提出了一种利用晶型转化方法制备结晶II型聚磷 酸铵的方法，结晶I型聚磷酸铵和缩合剂混匀后放入反应器，用微波加热到100℃后开始通入氨气，加热到170-190℃后，保温反应1-2.5小时，然后升温到280-330℃，在搅拌的情况下保温反应2-2.5小时，然后降温冷却反应产物，100℃后停止通氨气，继续冷却，冷却到室温，得到结晶II型聚磷酸铵。
本发明提供了另外一种晶型转化法合成结晶II型聚磷酸铵，通过加入一定的结晶II型聚磷酸铵作为晶种以及水份，进行晶型诱导，并通过对条件控制，使得结晶I型聚磷酸铵转化成结晶II型聚磷酸铵。
【发明内容】
本发明目的在于克服五氧化二磷原料路线的不足，以结晶I型聚磷酸铵为原料，加入晶种及水进行晶型诱导，通过晶型转化法制备结晶II型聚磷酸铵。
本发明的实施方法是：
将一定质量的结晶I型聚磷酸铵常温下加入到反应釜中，升温到150-200℃后，加入一定质量的结晶II型聚磷酸铵作为晶种，并加入一定质量的水，继续升温到280-350℃，保温反应1.5-3小时后开始通入氨气，继续保温反应2小时，经粉碎，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)在反应器中加入结晶I型聚磷酸铵，升温到150-200℃后，加入结晶I型聚磷酸铵质量分数1％-20％的结晶II型聚磷酸铵作为晶种，然后再加入水，加入水的质量为结晶I型聚磷酸铵质量分数的1％-5％；
(2)继续升温到280-350℃，升温速率维持在3-5℃/min，达到所述温度后，保温反应1.5-3小时；
(3)保温结束后，通入氨气，氨气流量5-20m3/h，反应1-3小时；
(4)冷却出料，粉碎，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：
本发明是以结晶I型聚磷酸铵为主要的原料，在体系中加入结晶II型聚磷酸铵作为晶种及部分水，通过晶型转化法制备出结晶II型聚磷酸铵。本发明所述的制备结晶II型聚磷酸铵的方法，安全、简单、易实现，对反应设备无腐蚀，得到产品晶型稳定。
【附图说明】
图1是本发明制备的结晶II型聚磷酸铵的XRD与国内JLS企业生产的结晶II型聚磷酸铵的XRD图谱比较。
【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80kg的结晶I型聚磷酸铵，物料加热到165℃后，向体系中加入8kg结晶II型聚磷酸铵及0.8kg水，继续加热到295℃后，保温反应2h，然后通入流量为7m3/h的氨气，保温反应两个小时后，冷却出料、粉碎，得到结晶II型聚磷酸铵。
实施例2
在反应器中加入80kg的结晶I型聚磷酸铵，物料加热到170℃后，向体系中加入6kg结晶II型聚磷酸铵及4kg水，继续加热到325℃后，保温反应1.5h，通入流量为10m3/h的氨气，保温反应2.5小时，冷却出料、粉碎，得到结晶II型聚磷酸铵。
实施例3
在反应器中加入80kg的结晶I型聚磷酸铵，物料加热到175℃后，向体系 中加入10kg结晶II型聚磷酸铵及2kg水，继续加热到325℃后，保温反应2.5h，然后通入流量为16m3/h的氨气，保温反应1小时，冷却出料、粉碎，得到结晶II型聚磷酸铵。
实施例4
在反应器中加入80kg的结晶I型聚磷酸铵，物料加热到187℃后，向体系中加入3kg结晶II型聚磷酸铵及2.5kg水，继续加热到345℃后，保温反应1.5h，然后通入流量为20m3/h的氨气，保温反应1.5小时，冷却出料、粉碎，得到结晶II型聚磷酸铵。
实施例5
在反应器中加入80kg的结晶I型聚磷酸铵，物料加热到200℃后，向体系中加入1.5kg结晶II型聚磷酸铵及3kg水，继续加热到345℃后，保温反应3h，然后通入流量为6m3/h的氨气，保温反应2小时后，冷却出料、粉碎，得到结晶II型聚磷酸铵。
实施例6
在反应器中加入80kg的结晶I型聚磷酸铵，物料加热到155℃后，向体系中加入6kg结晶II型聚磷酸铵及4kg水，继续加热到320℃后，保温反应3h，然后通入流量为6m3/h的氨气，保温反应3小时后，冷却出料、粉碎，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 (5)
1.一种晶型转化法制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵的方法，其特征在于，具体步骤为：
将一定质量结晶Ⅰ型聚磷酸升温到150-200℃后，加入结晶Ⅱ型聚磷酸铵作为晶种，并加入一定质量的水，继续升温到280-350℃，反应1.5-3小时后，开始通入氨气，保温反应1-3小时后，经冷却，粉碎，得到结晶Ⅱ型聚磷酸铵。
2.如权利要求书1所述的一种晶型转化法制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵的方法，其特征在于，所加入结晶Ⅱ型聚磷酸铵的质量为结晶Ⅰ型聚磷酸铵质量的1％-20％。
3.如权利要求书1所述的一种晶型转化法制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵的方法，其特征在于，所加入水的质量为加入结晶Ⅰ型聚磷酸铵质量的1％-5％。
4.如权利要求书1所述的一种晶型转化法制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵的方法，其特征在于，物料继续升温到280-350℃的过程中的升温速率为3.0-5.0℃/min。
5.如权利要求书1所述的一种晶型转化法制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵的方法，其特征在于，后期通入氨气的流量为5-20m3/h。
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