CN107746043B - 一种低黏度、低水溶性结晶ⅱ型聚磷酸铵的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低黏度、低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，属于无机化工技术领域。该方法以多聚磷酸、五氧化二磷、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、尿素以及三聚氰胺为原料，将五氧化二磷、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、尿素按1：1.4‑2.0：0‑0.5：0.04‑0.15的质量比同时加入捏合机中，搅拌混合，再向其中加入适量多聚磷酸。升温至100‑180℃并通入氮气反应10‑30min，然后改通氨气，控温200‑250℃反应100‑180min，停止加热和通氨，再加入三聚氰胺反应10‑30min，冷却、出料、粉碎即得成品。具有方法简单易行，反应温度易控，原料反应充分，所得产品黏度、水溶性低，性能卓越等优点。

Description

一种低黏度、低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚磷酸铵的制备方法，尤其是一种低黏度、低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，属于无机化工技术领域。

背景技术

聚磷酸铵（英文缩写APP）作为一种重要的添加型无卤阻燃剂，具有高效、低毒、价廉等特点。由于含磷、氮量高，吸湿性弱，热稳定性好，比重小，分散性能优良，产品接近中性，可单独使用或与其他阻燃剂进行复配使用。

聚磷酸铵最常见的有I型和Ⅱ型两种产品。I型聚磷酸铵是短链结构，聚合度低、表面粗糙不规则、一般水溶性大、易吸潮、热稳定性差，只能用于防火涂料、纤维、木材和纸张等的阻燃。II型聚磷酸铵聚合度高、有规则的外表面、不易吸潮、稳定性高、阻燃效能强、与被添加的材料相容性好，可用于涂料、塑料等高分子材料，同时也可用于纸张、木材等材料。

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，合成过程温度很难控制，导致产品聚合度整体偏低、热分解温度偏低，高温下产品发生分子链段之间的交联，导致其黏度偏大，在应用时会出现溶胀、黏度极不稳定的现象，导致在无法正常应用。

发明内容

本发明为了解决现有工艺技术的不足，提供了一种以五氧化二磷、多聚磷酸、磷铵、尿素和三聚氰胺为原料制备低黏度、低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种低黏度、低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，其具体制备步骤如下：

（1）将质量比为1：1.4-2.0：0-0.5：0.04-0.15的五氧化二磷、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、尿素投入捏合器中进行混合5-15min分钟；

（2）按质量比，取五氧化二磷0.2-1.2倍的多聚磷酸加入捏合机中，开始加热并向捏合机里通入氮气，在100-180℃条件下反应10-30min；

（3）停止通氮气，改为通氨气，在200-250℃条件下反应100-180min；

（4）停止加热和通氨气，向捏合机里加入三聚氰胺，反应10-30min，冷却、出料、粉碎，即得所需产品。

所述步骤（2）中，多聚磷酸的浓度为115-120%。

所述步骤（2）中，通入氮气的流量为10-40m³/h。

所述步骤（3）中，通入氨气的流量为5-15m³/h。

所述步骤（4）中，三聚氰胺的加入量占总物料重量的0.5-2.5%。

本发明中，五氧化二磷、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、尿素的质量比，多聚磷酸、三聚氰胺的加入量，氮气、氨气的流量，多聚磷酸的浓度，各步骤反应温度、时间等工艺参数，均可根据实际需要具体确定。

本发明在工艺中加入了多聚磷酸，由于有水的存在，反应过程中产生的部分热量可以由水蒸气带走，反应温度可以控制，避免了产品在高温下聚合度整体偏低，溶解度偏高的情况；由于温度可以得到控制，使得黏度降低；反应后期加入三聚氰胺，对II型聚磷酸铵起到表面改性的作用，从而大大降低了产品的黏度。

本发明的方法简单易行，反应温度易控制，物料反应程度充分，所得到的聚磷酸铵的黏度低、水溶性低、性能卓越。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详尽描述。实施例中未注明的技术或产品，均为现有技术或可以通过购买获得的常规产品。

实施例1：本低黏度、低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法的具体制备步骤如下：

（1）将142kg五氧化二磷、284kg磷酸氢二铵、71kg磷酸二氢铵、6kg尿素投入捏合器中进行混合5min；

（2）将28kg浓度116%的多聚磷酸通过计量泵加入捏合机中，关上盖子后开始加热，并向捏合机里以10m³/h的流量通入氮气，在130℃条件下反应10min；

（3）停止通氮气，改为通氨气，控制氨流量为15 m³/h，在220℃条件下反应180min；

（4）停止加热和通氨，打开捏合机盖子，向里面加入3kg三聚氰胺，盖上盖子继续反应10min，冷却、出料、粉碎，即得到成品。

实施例2：本低黏度、低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法的具体制备步骤如下：

（1）将142kg五氧化二磷、264kg磷酸氢二铵、10kg尿素投入捏合器中进行混合8min；

（2）将150kg浓度115%的多聚磷酸通过计量泵加入捏合机中，关上盖子后开始加热，并向捏合机里以20m³/h的流量通入氮气，在150℃条件下反应20min；

（3）停止通氮气，改为通氨气，控制氨流量为12 m³/h，在200℃条件下反应150min；

（4）停止加热和通氨，打开捏合机盖子，向里面加入3kg三聚氰胺，盖上盖子继续反应20min，冷却、出料、粉碎，即得到成品。

实施例3：本低黏度、低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法的具体制备步骤如下：

（1）将142kg五氧化二磷、220kg磷酸氢二铵、35kg磷酸二氢铵、10kg尿素投入捏合器中进行混合10min ;

（2）将145kg浓度118%的多聚磷酸通过计量泵加入捏合机中，关上盖子后开始加热，并向捏合机里以30m³/h的流量通入氮气，在100℃条件下反应30min；

（3）停止通氮气，改为通氨气，控制氨流量为8 m³/h，在250℃条件下反应100min；

（4）停止加热和通氨，打开捏合机盖子，向里面加入5kg三聚氰胺，盖上盖子继续反应30min，冷却、出料、粉碎，即得到成品。

实施例4：本低黏度、低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法的具体制备步骤如下：

（1）将142kg五氧化二磷、264kg磷酸氢二铵、58kg磷酸二氢铵、18kg尿素投入捏合器中进行混合15min；

（2）将140kg浓度120%的多聚磷酸通过计量泵加入捏合机中，关上盖子后开始加热，并向捏合机里以40m³/h的流量通入氮气，在150℃条件下反应20min；

（3）停止通氮气，改为通氨气，控制氨流量为5m³/h，在210℃条件下反应135min；

（4）停止加热和通氨，打开捏合机盖子，向里面加入10kg三聚氰胺，盖上盖子继续反应20分钟后冷却、出料、粉碎即得到成品。

实施例5：本低黏度、低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法的具体制备步骤如下：

（1）将142kg五氧化二磷、199kg磷酸氢二铵、28kg磷酸二氢铵、21kg尿素投入捏合器中进行混合15min；

（2）将170kg浓度117%的多聚磷酸通过计量泵加入捏合机中，关上盖子后开始加热，并向捏合机里以25m³/h的流量通入氮气，在120℃条件下反应25min；

（3）停止通氮气，改为通氨气，控制氨流量为5m³/h，在220℃条件下反应140min；

（4）停止加热和通氨，打开捏合机盖子，向里面加入10kg三聚氰胺，盖上盖子继续反应20分钟后冷却、出料、粉碎即得到成品。

本发明实施例1-5与市售产品的相关数据对比如下表：

从上表可以看出，较市售产品相比，本发明所得聚磷酸铵的黏度低、水溶性低，性能卓越。

上面对本发明的技术内容作了说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下对本发明的技术内容做出各种变化，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种低黏度、低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：

（1）将质量比为1：1.4-2.0:0-0.5：0.04-0.15的五氧化二磷、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、尿素投入捏合器中进行混合5-15min；

（2）按质量比，取五氧化二磷0.2-1.2倍的多聚磷酸加入捏合机中，开始加热并向捏合机里通入氮气，在100-180℃条件下反应10-30min，多聚磷酸的浓度为115-120%；

（3）停止通氮气，改为通氨气，在200-250℃条件下反应100-180min；

（4）停止加热和通氨气，向捏合机里加入三聚氰胺，反应10-30min，冷却、出料、粉碎，即得到成品。

2.根据权利要求1所述的低黏度、低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，通入氮气的流量为10-40m³/h。

3.根据权利要求1所述的低黏度、低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，通入氨气的流量为5-15m³/h。

4.根据权利要求1所述的低黏度、低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中，三聚氰胺的加入量占总物料重量的0.5-2.5%。