CN103466585B

CN103466585B - 一种低粘度高聚合度结晶ⅱ型聚磷酸铵的制备方法

Info

Publication number: CN103466585B
Application number: CN201310367836.0A
Authority: CN
Inventors: 谢思正; 周侃
Original assignee: Presafer (Qingyuan) Phosphor Chemical Co Ltd
Current assignee: Presafer (Qingyuan) Phosphor Chemical Co Ltd
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2033-08-21
Also published as: CN103466585A

Abstract

本发明公开了一种低粘度高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，包括以下步骤：1）将摩尔比为1:（0.8～1.0）：（0～0.2）的五氧化二磷、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵投入捏合器中进行混合、预热；2）当步骤1）中得到的混合物料的温度上升到80～180℃，开始向捏合器中通入氨气启动反应；通入氨气的同时往捏合器中通入氮气，控制此步反应温度在180～250℃，反应时间为150～240min；3）停止通氮，维持通氨，将三聚氰胺在外界加热的条件下升华进捏合器中；4）继续反应，冷却、出料，得到产物。本发明的方法简单易行，反应过程平和，物料反应程度充分；所得到的聚磷酸铵的聚合度高，粘度低，性能卓越。

Description

一种低粘度高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法

技术领域

本发明涉及一种低粘度高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法。

背景技术

聚磷酸铵（APP）是一种高磷、氮含量的高效无卤环保型阻燃剂。具有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ多种晶型结构，其中以结晶Ⅱ型聚磷酸铵的耐高温性、耐水性、耐候性等性能最为优异，因此结晶Ⅱ型聚磷酸铵在中、高档膨胀型防火涂料、塑料、不饱和树脂、织物、皮革、橡胶、纸张、木材、纤维等的阻燃领域有着广泛的应用，特别是其具有的无毒、不滴落、低烟雾的特点，是目前市场上用量最为广泛的卤素阻燃剂的良好替代品。

当前，国内外的高聚合度聚磷酸铵生产中，都是使用五氧化二磷和磷酸氢二铵为基础原料合成的，但是因为该反应极为剧烈，温度上升极为迅速，导致合成过程温度的控制十分困难，这一原因使得合成的产品聚合度整体偏低、起始热分解温度偏低、pH值不稳定下降过快、粘度偏大且不稳定，特别是高浓度条件下的粘度稳定性极差。由于在合成过程中没有采取有效的控温措施，无法及时转移反应热给物料降温，导致高温条件下的产品发生分子链段之间的交联，其应用时出现溶胀、粘度极不稳定的现象；同时在高温条件下聚磷酸铵是处于链增长与断链的竞争环境中，导致整体的聚合度偏低；另外，小分子的存在，导致其储存稳定性变差，pH极易降低。缺乏控制热量的有效手段是制约聚磷酸铵产品发展的一个关键瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低粘度高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种低粘度高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，包括以下步骤：

1）将摩尔比为1:（0.8～1.0）：（0～0.2）的五氧化二磷、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵投入捏合器中进行混合、预热；

2）当步骤1）中得到的混合物料的温度上升到80～180℃，开始向捏合器中通入氨气启动反应；通入氨气的同时往捏合器中通入氮气，控制此步反应温度在180～250℃，反应时间为150～240min；

3）停止通氮，维持通氨，将三聚氰胺在外界加热的条件下升华进捏合器中；

4）继续反应，冷却、出料，得到产物。

步骤2）中，氨气的流量为6～15m3/h。

步骤2）中，氮气的流量为10～40m3/h。

步骤3）中，氨气的流量为5～15m3/h。

步骤3）中，三聚氰胺的加入量占步骤1）中总物料重量的0.5～2%。

步骤4）中，反应时间为30～120min。

本发明的有益效果是：本发明的方法简单易行，反应过程平和，物料反应程度充分；所得到的聚磷酸铵的聚合度高，粘度低，性能卓越。

附图说明

图1是实施例1所得产品的核磁图谱。

具体实施方式

2）当步骤1）中得到的混合物料的温度上升到80～180℃，开始向捏合器中通入氨气启动反应，控制氨气的流量为6～15m3/h；通入氨气的同时往捏合器中通入氮气，控制氮气的流量为10～40m3/h，控制此步反应温度在180～250℃，反应时间为150～240min；

3）停止通氮，维持通氨，氨气流量为5～15m3/h，将占步骤1）中总物料重量0～3%的三聚氰胺在外界加热的条件下升华进捏合器中；

4）继续反应30～120min后，冷却、出料，得到产物。

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

实施例1：

将五氧化二磷142Kg、磷酸氢二铵110Kg、磷酸二氢铵21Kg投进捏合器中混合、预热，当料温达到至90℃时启动反应，开始通氨气，控制流量为6m3/h，同时通入氮气，控制流量为10m3/h，控制反应温度在180～250℃之间，整个过程耗时150min；当反应进行150min时停止通氮，维持通氨，氨气流量为5m3/h，同时将1.37Kg的三聚氰胺升华进捏合器中；继续在氨气流量为5m3/h的条件下反应30min，冷却、出料，得到低粘度的高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的精细粉体。

如图1是本实施例产品的核磁图谱。

实施例2：

将五氧化二磷142Kg、磷酸氢二铵116Kg、磷酸二氢铵15Kg投进捏合器中混合、预热，当料温达到至120℃时启动反应，开始通氨气，控制流量为9m3/h，同时通入氮气，控制流量为25m3/h，控制反应温度在180～250℃之间，整个过程耗时180min；当反应进行180min时停止通氮，维持通氨，氨气流量为5m3/h，同时将2.73Kg的三聚氰胺升华进捏合器中；继续在氨气流量为5m3/h的条件下反应60min，冷却、出料，得到低粘度的高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的精细粉体。

实施例3：

将五氧化二磷142Kg、磷酸氢二铵120Kg、磷酸二氢铵11Kg投进捏合器中混合、预热，当料温达到至150℃时启动反应，开始通氨气，控制流量为12m3/h，同时通入氮气，控制流量为30m3/h，控制反应温度在180～250℃之间，整个过程耗时210min；当反应进行210min时停止通氮，维持通氨，氨气流量为5m3/h，同时将4.11Kg的三聚氰胺升华进捏合器中；继续在氨气流量为5m3/h的条件下反应90min，冷却、出料，得到低粘度的高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的精细粉体。

实施例4：

将五氧化二磷142Kg、磷酸氢二铵125Kg、磷酸二氢铵6Kg投进捏合器中混合、预热，当料温达到至180℃时启动反应，开始通氨气，控制流量为15m3/h，同时通入氮气，控制流量为40m3/h，控制反应温度在180～250℃之间，整个过程耗时240min；当反应进行240min时停止通氮，维持通氨，氨气流量为5m3/h，同时将5.46Kg的三聚氰胺升华进捏合器中；继续在氨气流量为5m3/h的条件下反应120min，冷却、出料，得到低粘度的高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的精细粉体。

下表1是实施例1的产品与市售Ⅱ型APP（型号：JLS-APP）的测试结果对比：

表1：本发明所制备的样品与市售Ⅱ型APP测试结果对比

Claims

1.一种低粘度高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将摩尔比为1:（0.8～1.0）：（0～0.2）的五氧化二磷、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵投入捏合器中进行混合、预热；且磷酸二氢铵的用量不为0；

4）继续反应，冷却、出料，得到产物。

2.根据权利要求1所述的一种低粘度高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，其特征在于：步骤2）中，氨气的流量为6～15m3/h。

3.根据权利要求1所述的一种低粘度高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，其特征在于：步骤2）中，氮气的流量为10～40m3/h。

4.根据权利要求1所述的一种低粘度高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，其特征在于：步骤3）中，氨气的流量为5～15m3/h。

5.根据权利要求1所述的一种低粘度高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，其特征在于：步骤3）中，三聚氰胺的加入量占步骤1）中总物料重量的0.5～2%。

6.根据权利要求1所述的一种低粘度高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，其特征在于：步骤4）中，反应时间为30～120min。