CN103145110A - 一种次磷酸铝的制备方法 - Google Patents

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杨旭峰
张鹏
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Abstract

本发明公开了一种次磷酸铝制备方法，包括如下步骤：a.配制次磷酸钠溶液；b.配制硝酸铝溶液；c.将所述次磷酸钠溶液和硝酸铝溶液混合均匀，调节pH为2～6，加热条件下反应生成目标产物次磷酸铝。本发明的方法直接以水为溶剂进行反应，温度较低，反应易于控制；所得次磷酸铝粒度小于50微米，为白色粉末，无需进行额外的颜色处理，纯度较高，所得到的目标产物的产率在92%～99%；简化了现有合成工艺路线，且没有有毒物质产生，对环境友好，成本低廉；在同一反应中得到高效阻燃剂和助燃剂，资源利用率高，有较好的工业化前景。

Description

一种次磷酸铝的制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃剂的制备方法，尤其涉及一种次磷酸铝阻燃剂的制备方法。
背景技术
次磷酸铝中磷含量较高，热稳定性好，因为不含磷酸酯和膦酸酯的P-O-C键，因此水解稳定性好，在加工中不引起聚合物的分解，也不影响塑料模制组合物。采用凝聚相阻燃方式，对机体物质具有催化成炭作用，与其他阻燃剂协同使用可以优势互补，增强阻燃性能，是一种高效的协效阻燃剂。2011年李启飞报道了采用酸碱中和法合成并表征了次磷酸铝，同时研究了它对PA6的阻燃性能，研究表明只要少量次磷酸铝就可以使PA6得到较高的阻燃效果(李启飞.次磷酸盐阻燃剂的合成及阻燃尼龙6研究，东北林业大学，硕士学位论文，2011)。同年程宪涛等人也报道了次磷酸铝协效三聚氰胺氰尿酸盐对三元乙丙橡胶的阻燃，由于它色白，添加量小，使得所制阻燃剂具有较好的加工性能、阻燃性能和力学性能(程宪涛，姜宏伟.次磷酸铝协效MCA阻燃三元乙丙橡胶的研究[J].弹性体，2011,21（3）:59-63)。但是酸碱中和制备方法采用次磷酸作为反应物，吸入次磷酸蒸气或雾对人体伤害较大,同时对环境和水体有较大污染。
关于次磷酸铝合成方法的相关报道较为稀少。专利201210302490.1公开了一种次磷酸铝的制备方法，但是该文献采用硫酸铝与次磷酸钠反应来制备次磷酸铝，虽然可以弥补酸碱中和法制备次磷酸铝的不足，但硫酸铝的溶解度随温度变化差异较大，温度低时其溶解度小，溶解过程缓慢，需要搅拌、加热予以帮助，制备较繁琐。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的次磷酸铝制备方法存在的缺陷，而提供一种新的次磷酸铝制备方法，该制备方法工艺路线更为简单、反应条件温和、反应时间短、耗能低、腐蚀小、污染少、产物纯、产率高，易于工业化生产。
本发明采用硝酸铝和次磷酸钠反应，避免了文献方法中次磷酸挥发而带来的危害，无论是无水硝酸铝还是九水硝酸铝都得到了较好的结果，可以解决硫酸铝较难溶解这一问题，同时反应后溶液中含有高浓度的助燃剂硝酸钠，可通过蒸发浓缩提取制得。
本发明解决其技术问题及实现发明目的采用以下技术方案。
一种次磷酸铝制备方法，该制备方法包括如下步骤，
a.配制次磷酸钠溶液；
b.配制硝酸铝溶液；
c.将所述次磷酸钠溶液和硝酸铝溶液混合均匀，并调节pH为2～6，加热条件下反应生成目标产物次磷酸铝。
前述的次磷酸铝制备方法，反应原理如下式所示：
前述的次磷酸铝制备方法，所述次磷酸钠溶液浓度为1～9mol/L，优选为7～9mol/L。
前述的次磷酸铝制备方法，所述硝酸铝溶液优选为硝酸铝饱和溶液。
前述的次磷酸铝制备方法，所述步骤c中次磷酸钠和硝酸铝的摩尔比为3～4:1。
前述的次磷酸铝制备方法，所述步骤c的反应PH值为2～6，优选为2～3。
前述的次磷酸铝制备方法，所述步骤c的反应温度为60～80℃，优选70～80℃。
前述的次磷酸铝制备方法，所述步骤c反应结束以后，冷却，过滤得到粗产品次磷酸铝，将所述粗产品再加水洗涤、过滤、干燥便可得到纯度较高的目标产物。
本发明的方法所得次磷酸铝粒度小于50微米，为白色粉末，无需进行额外的颜色处理，纯度较高。
因反应需要一定的活化能，因此温度不能太低，但也不可太高，因高于200℃时生成的次磷酸铝会发生分解，放出剧毒物质PH3，本发明推荐温度为60～80℃；同时需要控制次磷酸钠溶液的pH值，因酸度不同，次磷酸铝的溶解度不同，另外当pH＞3时铝离子会以Al3+、Al(OH)2+、Al(OH)2 +的形式存在，因此会降低次磷酸铝的产率，本发明推荐pH为2～3，此时产物次磷酸铝的溶解度最小，有利于反应的进行和产物的分离。
借由上述技术方案，本发明的次磷酸铝制备方法至少具有下列优点：
1.本发明的方法所得到的目标产物的产率在92%～99%，一般都在96%以上。
2.本发明无需催化剂的加入，直接以水为溶剂进行反应，温度较低，反应易于控制。
3.本发明所得次磷酸铝粒度小于50微米，为白色粉末，无需进行额外的颜色处理，纯度较高，分解温度≥290℃。
4.本发明方法没有有毒物质产生，简化了现有合成工艺路线，且对环境友好，成本低廉，更适于工业化生产。
5.本发明在同一反应中得到一种高效阻燃剂和一种助燃剂，资源利用率高，有较好的工业化前景。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
图1为本发明方法制备的次磷酸铝红外谱图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,对依据本发明提出的次磷酸铝制备方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1
在装有蛇形回流冷凝管、电动搅拌器和温度计的100ml四颈烧瓶中加入次磷酸钠12.72g，水13.33ml，搅拌溶解。
称取15g硝酸铝，溶于20ml水中。将硝酸铝溶液加入次磷酸钠溶液中，调节pH为2～3，加热至80℃，恒温反应1h，得白色沉淀，过滤、洗涤、干燥可得白色粉末状产品次磷酸铝。收率为97.63%。
实施例2
在装有蛇形回流冷凝管、电动搅拌器和温度计的100ml四颈烧瓶中加入次磷酸钠14.84g，水15.56ml，搅拌溶解。
称取15g硝酸铝，溶于20ml水中。将硝酸铝溶液加入次磷酸钠溶液中，调节pH为2～3，加热至80℃，恒温反应1h，得白色沉淀，过滤、洗涤、干燥可得白色粉末状产品次磷酸铝。收率为98.7%。
实施例3
在装有蛇形回流冷凝管、电动搅拌器和温度计的250ml四颈烧瓶中加入次磷酸钠12.72g，水60ml，搅拌溶解。
称取15g硝酸铝，溶于20ml水中。将硝酸铝溶液加入次磷酸钠溶液中，调节pH为4～6，加热至70℃，恒温反应1h，得白色沉淀，过滤、洗涤、干燥可得白色粉末状产品次磷酸铝。收率为90.48%。
实施例4
在装有蛇形回流冷凝管、电动搅拌器和温度计的250ml四颈烧瓶中加入次磷酸钠14.84g，水70ml，搅拌溶解。
称取15g硝酸铝，溶于20ml水中。将硝酸铝溶液加入次磷酸钠溶液中，调节pH为4～6，加热至60℃，恒温反应1h，得白色沉淀，过滤、洗涤、干燥可得白色粉末状产品次磷酸铝。收率为91.54%。
实施例5
在装有蛇形回流冷凝管、电动搅拌器和温度计的500ml四颈烧瓶中加入次磷酸钠16.96g，水160ml，搅拌溶解。
称取15g硝酸铝，溶于20ml水中。将硝酸铝溶液加入次磷酸钠溶液中，调节pH为2～3，加热至70℃，恒温反应1h，得白色沉淀，过滤、洗涤、干燥可得白色粉末状产品次磷酸铝。收率为95.75%。
实施例6
在装有蛇形回流冷凝管、电动搅拌器和温度计的100ml四颈烧瓶中加入次磷酸钠12.72g，水13.33ml，搅拌溶解。
称取15g硝酸铝，溶于20ml水中。将硝酸铝溶液加入次磷酸钠溶液中，调节pH为2～3，加热至60℃，恒温反应1h，得白色沉淀，过滤、洗涤、干燥可得白色粉末状产品次磷酸铝。收率为96.32%。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种次磷酸铝制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤，
a.配制次磷酸钠溶液；
b.配制硝酸铝溶液；
c.将所述次磷酸钠溶液和硝酸铝溶液混合均匀，调节pH为2～6，加热条件下反应生成目标产物次磷酸铝。
2.根据权利要求1所述的次磷酸铝制备方法，其特征在于：所述次磷酸钠溶液浓度为1~9mol/L。
3.根据权利要求1所述的次磷酸铝制备方法，其特征在于：所述硝酸铝溶液为硝酸铝饱和溶液。
4.根据权利要求1所述的次磷酸铝制备方法，其特征在于：所述步骤c中次磷酸钠和硝酸铝的摩尔比为3～4:1。
5.根据权利要求1所述的次磷酸铝制备方法，其特征在于：所述步骤c的反应PH值为2~3。
6.根据权利要求1所述的次磷酸铝制备方法，其特征在于：所述步骤c的反应温度为60～80℃。
7.根据权利要求1所述的次磷酸铝制备方法，其特征在于：所述步骤c反应结束以后，冷却，过滤得到粗品次磷酸铝，将所述粗产品再加水洗涤、过滤、干燥，得到纯品次磷酸铝。
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