CN107760319B - 一种高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：1)将五氧化二磷和磷酸氢二铵加入捏合机进行捏合，并通入氮气和加热，捏合机内温度升至80～150℃时停止通入氮气和加热；2)通入氨气，控制捏合机内温度为150～350℃，反应3～8小时；3)将捏合机内温度降至150～250℃，停止通入氨气，再通入氮气，并向捏合机内喷洒多环氧化合物，控制捏合机内温度为180～250℃，反应1～5小时。本发明利用多环氧化合物对低聚合度的聚磷酸铵进行交联，提高了聚磷酸铵阻燃剂的整体聚合度，降低了聚磷酸铵阻燃剂的水溶性，在下游应用中可以显著提高其耐析出性能。

Description

一种高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的制备方法。
背景技术
聚磷酸铵是最重要的无卤阻燃剂之一，磷含量高，阻燃效果优异，广泛应用在聚烯烃、涂料、织物涂层等领域。然而，目前工艺生产的聚磷酸铵阻燃剂中聚合度较小的聚磷酸铵所占的比例较大，导致聚磷酸铵阻燃剂的水溶性大，在实际应用过程中容易在高温高湿条件下析出，或者其制件经水洗后阻燃性能会发生显著下降。研究发现，通过硅烷改性剂表面处理、热固性树脂化学包覆等方式可以在一定程度上降低聚磷酸铵阻燃剂的水溶性，但效果均不理想，聚磷酸铵阻燃的水溶性仍然较大，且还会影响到其本身的阻燃性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将五氧化二磷和磷酸氢二铵加入捏合机进行捏合，并通入氮气和加热，捏合机内温度升至80～150℃时停止通入氮气和加热；
2)通入氨气，控制捏合机内温度为150～350℃，反应3～8小时；
3)将捏合机内温度降至150～250℃，停止通入氨气，再通入氮气，并向捏合机内喷洒多环氧化合物，控制捏合机内温度为180～250℃，反应1～5小时，得到高聚合度聚磷酸铵阻燃剂。
所述的五氧化二磷、磷酸氢二铵、多环氧化合物的摩尔比为1：(1.0～1.1)：(0.0001～0.05)。
步骤1)中氮气的流量为0.1～8m3/h，每100kg物料。
步骤1)中捏合机的转速为20～70r/min。
步骤2)中氨气的流量为5～15m3/h，每100kg物料。
步骤3)所述的多环氧化合物已经提前预热至50～150℃。
步骤3)所述的多环氧化合物为脂肪族多环氧化合物、脂环族多环氧化合物、杂环多环氧化合物、芳香族多环氧化合物中的至少一种。
步骤3)中氮气的流量为0.1～3m3/h，每100kg物料。
步骤3)中捏合机的转速为50～80r/min。
本发明的有益效果是：本发明利用多环氧化合物对低聚合度的聚磷酸铵进行交联，提高了聚磷酸铵阻燃剂的整体聚合度，降低了聚磷酸铵阻燃剂的水溶性，在下游应用中可以显著提高其耐析出性能。
具体实施方式
一种高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将五氧化二磷和磷酸氢二铵加入捏合机进行捏合，并通入氮气和加热，捏合机内温度升至80～150℃时停止通入氮气和加热；
2)通入氨气，控制捏合机内温度为150～350℃，反应3～8小时；
3)将捏合机内温度降至150～250℃，停止通入氨气，再通入氮气，并向捏合机内喷洒多环氧化合物，控制捏合机内温度为180～250℃，反应1～5小时，得到高聚合度聚磷酸铵阻燃剂。
优选的，所述的五氧化二磷、磷酸氢二铵、多环氧化合物的摩尔比为1：(1.0～1.1)：(0.0001～0.05)。
优选的，步骤1)中氮气的流量为0.1～8m3/h，每100kg物料。
优选的，步骤1)中捏合机的转速为20～70r/min。
优选的，步骤2)中氨气的流量为5～15m3/h，每100kg物料。
优选的，步骤3)所述的多环氧化合物已经提前预热至50～150℃。
优选的，步骤3)所述的多环氧化合物为脂肪族多环氧化合物、脂环族多环氧化合物、杂环多环氧化合物、芳香族多环氧化合物中的至少一种。
进一步优选的，步骤3)所述的多环氧化合物为脂肪族多元醇缩水甘油醚、酚醛环氧树脂、三缩水甘油异氰尿酸酯中的至少一种。
优选的，步骤3)中氮气的流量为0.1～3m3/h，每100kg物料。
优选的，步骤3)中捏合机的转速为50～80r/min。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将12.5kg五氧化二磷和11.6kg磷酸氢二铵加入捏合机进行捏合，捏合机转速为30r/min，并通入氮气和加热，氮气通入流量控制在1m3/h，当捏合机内温度升至120℃时停止通入氮气和加热；
2)通入氨气，氨气通入流量控制在2m3/h，控制捏合机内温度为210℃，反应6小时；
3)将捏合机内温度降至200℃，停止通入氨气，再通入氮气，氮气通入流量控制在0.3m3/h，并向捏合机内喷洒0.76kg已经提前预热至50℃的乙二醇二缩水甘油醚，控制捏合机内温度为200℃，捏合机转速为70r/min，反应4小时，得到高聚合度聚磷酸铵阻燃剂(白色粉末)。
实施例2：
一种高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将125kg五氧化二磷和122kg磷酸氢二铵加入捏合机进行捏合，捏合机转速为30r/min，并通入氮气和加热，氮气通入流量控制在12m3/h，当捏合机内温度升至110℃时停止通入氮气和加热；
2)通入氨气，氨气通入流量控制在23m3/h，控制捏合机内温度为250℃，反应5小时；
3)将捏合机内温度降至150℃，停止通入氨气，再通入氮气，氮气通入流量控制在3m3/h，并向捏合机内喷洒9.7kg已经提前预热至80℃的间苯二酚二缩水甘油醚，控制捏合机内温度为180℃，捏合机转速为70r/min，反应5小时，得到高聚合度聚磷酸铵阻燃剂(白色粉末)。
实施例3：
一种高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将250kg五氧化二磷和256kg磷酸氢二铵加入捏合机进行捏合，捏合机转速为30r/min，并通入氮气和加热，氮气通入流量控制在22m3/h，当捏合机内温度升至140℃时停止通入氮气和加热；
2)通入氨气，氨气通入流量控制在43m3/h，控制捏合机内温度为350℃，反应3小时；
3)将捏合机内温度降至250℃，停止通入氨气，再通入氮气，氮气通入流量控制在6m3/h，并向捏合机内喷洒15.7kg已经提前预热至100℃的三缩水甘油异氰尿酸酯，控制捏合机内温度为250℃，捏合机转速为70r/min，反应2小时，得到高聚合度聚磷酸铵阻燃剂(白色粉末)。
对比例1：
除了未添加乙二醇二缩水甘油醚，其他与实施例1完全一致，得到聚磷酸铵阻燃剂(白色粉末)。
对比例2：
除了未添加间苯二酚二缩水甘油醚，其他与实施例2完全一致，得到聚磷酸铵阻燃剂(白色粉末)。
对比例3：
除了未添加三缩水甘油异氰尿酸酯，其他与实施例3完全一致，得到聚磷酸铵阻燃剂(白色粉末)。
测试例：
对实施例1～3和对比例1～3制备的聚磷酸铵阻燃剂进行性能测试，测试结果如下表所示：
表1实施例1～3和对比例1～3的聚磷酸铵阻燃剂的性能测试结果
编号 聚合度 水溶性(g/100g水)
实施例1 23555 0.01
实施例2 33333 0.01
实施例3 12500 0.03
对比例1 1804 0.35
对比例2 1546 0.45
对比例3 1685 0.40
注：
阻燃剂的性能依据工业聚磷酸铵行业标准HG/T 2770-2008进行测试。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将五氧化二磷和磷酸氢二铵加入捏合机进行捏合，并通入氮气和加热，捏合机内温度升至80～150℃时停止通入氮气和加热；
2)通入氨气，控制捏合机内温度为150～350℃，反应3～8小时；
3)将捏合机内温度降至150～250℃，停止通入氨气，再通入氮气，并向捏合机内喷洒多环氧化合物，控制捏合机内温度为180～250℃，反应1～5小时，得到高聚合度聚磷酸铵阻燃剂；
所述的五氧化二磷、磷酸氢二铵、多环氧化合物的摩尔比为1：(1.0～1.1)：0.05；所述多环氧化合物为乙二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚或三缩水甘油异氰尿酸酯中的至少一种；
步骤2)中氨气的流量为5～15m3/h，每100kg物料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中氮气的流量为0.1～8m3/h，每100kg物料。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中捏合机的转速为20～70r/min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述的多环氧化合物已经提前预热至50～150℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中氮气的流量为0.1～3m3/h，每100kg物料。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中捏合机的转速为50～80r/min。
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