JPH11240704A - Ii型ポリリン酸アンモニウムの微粒子の製造方法 - Google Patents

Ii型ポリリン酸アンモニウムの微粒子の製造方法

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JPH11240704A
JPH11240704A JP6220798A JP6220798A JPH11240704A JP H11240704 A JPH11240704 A JP H11240704A JP 6220798 A JP6220798 A JP 6220798A JP 6220798 A JP6220798 A JP 6220798A JP H11240704 A JPH11240704 A JP H11240704A
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ammonium polyphosphate
ammonia
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polyphosphate particles
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JP6220798A
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Chikashi Fukumura
▲ちかし▼ 福村
Masuo Iwata
満寿夫 岩田
Masaya Tanaka
真弥 田中
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Chisso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 II型の構造を有する結晶粒子からなり、該
結晶粒子の主たる粒子径が10μm以下であり、かつ該
結晶粒子の表面が平滑であるポリリン酸アンモニウムの
製造方法に関する。 【解決手段】 リン酸アンモニウムと無水リン酸をおお
よそ等モルずつ混合し220℃〜320℃で溶融する第
1工程と、第1工程で得られた反応物に該反応物中のリ
ン原子1mol当たり0.03〜300mol/分の速
度でアンモニアを吸収させ、アンモニアを吸収したのち
の該反応物中の窒素原子Nおよびリン原子Pの比である
N/Pが0.82〜0.86とする第2工程と、第2工
程で得られた反応物にアンモニアを吸収させ、アンモニ
アを吸収したのちの該反応物のN/Pを1とする第3工
程とからなるII型ポリリン酸アンモニウム粒子の製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、II型の結晶構造
を有し、粒子径10μm 以下が主成分であり、結晶表面
が平滑な微細なポリリン酸アンモニウム(以下APP)
の製造方法に関する。更に詳細には、オレフィン樹脂及
び成型品または繊維等に本発明品を内部添加若しくは含
浸させた時、該オレフィン樹脂等及び成型品または繊維
等の機械的特性の低下が少なく、粒子径が小さくなり比
表面積が増加するにも関わらず従来品と同等の耐ブリー
ド性、難燃性を付与するAPP微粒子に関する。
【0002】
【従来の技術】APPはリン酸塩含有物、及びアンモニ
ア化−縮合剤とからなる混合物を加熱縮合させて得られ
ることは良く知られている。しかし、公知のAPPは難
燃性能を付与する目的で、オレフィン樹脂及び成型品、
又は繊維等に添加又は含浸させた時、 1.粒子径が大きいことに起因する難燃性能のムラ及び
機械的強度の低下。 2.I型の結晶構造に由来する耐ブリード性の低下。 3.過度な機械粉砕によりAPPの結晶表面の歪化に起
因する耐ブリード性の低下。 4.APP5%−熱水懸濁溶解液の粘性不足に起因する
耐ブリード性の低下。 等、不都合な問題を生ずる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】例えば、特公昭53−
11280号明細書によるAPPの粒子径は63μm 以
下94%(平均粒子径18μm)で粒子径が大きく、微細
化する目的で機械的粉砕する事により結晶表面が歪化し
上述第1項及び第3項の不都合を生じている。又、特公
昭53−15478号、及び特公昭49−30356号
によるAPPはI型の結晶構造を有している。本発明者
等は、先に特願平3−12900号において、上記の不
都合な点が解決されたII型のAPP微粒子ならびにそ
の製造方法を提供した。しかし、その製造方法に係る結
晶化法は、技術的に難度が高く安定した製造を行うこと
は困難であった。本発明は、これらの不都合な問題点を
解決したAPP微粒子の製造方法を提供しようとするも
のである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記(1)〜
(10)の構成を有する。 (1)リン酸アンモニウム1molに対して0.9〜
1.1molの割合で無水リン酸を混合し220℃〜3
20℃で溶融することによりリン酸アンモニウムと無水
リン酸との反応物を得る第1工程と、第1工程で得られ
た反応物に該反応物中のリン原子1mol当たり0.0
3〜300mol/分の速度でアンモニアを吸収させ、
アンモニアを吸収したのちの該反応物中の窒素原子Nお
よびリン原子Pの比であるN/Pを0.82〜0.86
とする第2工程と、第2工程で得られた反応物にアンモ
ニアを吸収させ、アンモニアを吸収したのちの該反応物
のN/Pを1とする第3工程とからなるII型ポリリン
酸アンモニウム粒子の製造方法。 (2)第1工程がアンモニアガスの添加を行わない工程
である前記1項に記載のII型ポリリン酸アンモニウム
粒子の製造方法。 (3)第3工程における反応物の温度が240〜300
℃である前記1ないし2項に記載のII型ポリリン酸ア
ンモニウム粒子の製造方法。 (4)前記工程2または工程3において反応物の吸収す
るアンモニアを液体を用いて供給する前記1から3項の
いずれか1項に記載のII型ポリリン酸アンモニウム粒
子の製造方法。 (5)前記工程2または工程3において反応物の吸収す
るアンモニアを尿素により供給する前記1から4項のい
ずれか1項に記載のII型ポリリン酸アンモニウム粒子
の製造方法。 (6)前記工程2または工程3において反応物の吸収す
るアンモニアを尿素の水溶液により供給する前記1から
5項のいずれか1項に記載のII型ポリリン酸アンモニ
ウム粒子の製造方法。 (7)前記尿素の水溶液中の尿素の濃度が70〜80重
量%である前記6項に記載のII型ポリリン酸アンモニ
ウム粒子の製造方法。 (8)前記第2工程で得られる反応物中のN/Pが0.
84である前記1〜7項のいずれか1項に記載のII型
ポリリン酸アンモニウム粒子の製造方法。 (9)リン酸アンモニウムがリン酸アンモニウムとリン
酸2アンモニウムから選ばれた1種以上である前記1〜
8項のいずれかに記載のII型ポリリン酸アンモニウム
粒子の製造方法。 (10)前記1〜9項のいずれか1項に記載の製造方法
で得られるII型ポリリン酸アンモニウム粒子の75重
量%以上が10μm以下である前記1〜9項のいずれか
に記載のII型ポリリン酸アンモニウム粒子の製造方
法。 本発明の構成と効果につき以下に詳述する。本発明のA
PP微粒子は、反応過程に於てII型の構造を維持しつ
つ結晶の成長を抑制した粒子径10μm 以下が75重量
%以上の物である。I型、II型の結晶構造とは、図1
に示されるようにそれぞれJCPDSカード記載のN
o.220061、 No.220062のX線回折パタ
ーンを有する物である。本発明のAPP微粒子は、リン
酸アンモニウムと無水リン酸(P25 )の略均等モル
量をガス状アンモニア雰囲気下、高められた温度で加熱
することにより製造するにあたり、II型の構造を形成
させる第1段反応工程と、アンモニア化剤により微細な
結晶核を生成させる第2段反応工程、及びガス状アンモ
ニアの雰囲気下、熱熟成後冷却する第3段反応工程によ
り得られる。本発明のII型の構造を形成させる第1段
反応工程とは、略均等モル量のリン酸アンモニアと無水
リン酸を窒素ガス雰囲気下、250℃以上好ましくは2
70℃以上320℃以下の温度で加熱溶融攪拌すること
である。リン酸アンモニアと無水リン酸のモル比は略均
等モルが好ましく、略均等モル比以外ではI型のAPP
が混入する。又、反応温度250℃以下及び第1段反応
工程以前ではI型及びその他の型のAPPが副生し、5
%熱水溶液の粘性が異常に低下し不都合を生じる。
【0005】本発明のアンモニアを供給する化合物(以
下アンモニア化剤)とは、ガス状アンモニア、尿素、炭
酸アンモニア、カルバミン酸アンモニア等加熱によりア
ンモニアガスを発生する物質、又はこれ等の混合物、及
びこれ等の水溶液である。本発明のアンモニア化剤によ
る微細な結晶核を生成させる第2段反応工程とは、II
型の構造を形成させた第1反応工程で得られた初期溶融
反応液を攪拌、混練中又は噴霧下に化学量論的に必要な
アンモニア量の30〜90%を瞬時に供給できる量のア
ンモニア化剤を加え、瞬時に結晶化させることである。
アンモニア化剤の添加量が多すぎると、I型及びその他
の型のAPPが副生し、5%熱水溶液の粘度が低下す
る。又、少なすぎると所望の粒子径より大きいAPPが
得られる。本発明の第3段反応工程とは、第2段反応工
程で得られた顆粒状粉末に対し、250℃好ましくは2
70℃〜320℃で1〜10時間好ましくは2〜5時間
攪拌処理を持続することである。
【0006】反応は公知の反応式を由来する物である
が、本発明のII型APP微粒子は以下に示す2段階の
反応により進行する。 第1段反応工程:初期溶融反応 (NH4)2HPO4 + P2O5 →3/n[(NH4)2/3 H1/3 PO3]n もしくは NH4H2PO4 + P2O5 →3/n[(NH4)1/3 H2/3 PO3]n 第2段反応工程:中期結晶化反応 3/n[(NH4)2/3 H1/3 PO3]n + 1/2CO(NH3)2 + 1/2H2O→3/
n(NH4PO3)n もしくは 3/n[(NH4)1/3 H2/3 PO3]n + CO(NH3)2 + H2O→3/n(NH4P
O3)n ただし(n<10000)
【0007】
【発明の効果】本発明のAPPはII型の結晶構造を持
ち、結晶の表面が平滑であり、更に粒子径が小さいので
(10μm 以下80重量%以上)オレフィン樹脂、及び
成型品又は繊維等に内添させたとき緻密に分散する。従
って、機械的強度が向上する。因に、公知の方法による
II型のAPP及び市販されているII型のAPP(E
xolit422)は粒子径が63μm 以下94%、平
均粒径15μm で本発明のAPPよりはるかに大きい。
又、このAPPは機械的粉砕により微粒子化出来ない特
性を持っている。超過激な粉砕、例えばボールミル等で
数時間かけて粉砕することにより微粒子化した物は結晶
が長さ方向に裂けたり、結晶表面に傷がつき、平滑性を
失い歪になる。
【0008】本発明のAPPはII型の結晶構造を持
ち、更に結晶の表面が平滑であるために、オレフィン樹
脂及び成型品又は繊維等に内添させ、高温高湿雰囲気に
晒したとき、該オレフィン樹脂及び成型品又は繊維等の
表面に、内添した該APPの溶出がみられない。本発明
のAPPは、分子量約300万の高分子で、熱水溶解液
は高い粘性を示す。例えば5%熱水溶解液の粘度は10
0〜10000センチポイズを示す。この様に本発明の
APP微粒子は、樹脂用、繊維用、製紙用、塗料用等の
難燃剤として好適に使用することが出来る。以下実施例
を示す。
【0009】
【実施例】使用した原材料および物性の評価は次によ
る。 原料 リン酸アンモニア:大平化学工業(株)製工業用リン酸
一アンモニア及びリン酸二アンモニア 無水リン酸:ラサ工業(株)製無水リン酸(P25 ) 尿素:宇部興産(株)製 粒状尿素 炭酸アンモニア:試薬一級 市販II型APP:ヘキスト社製Exolit422 I型APP:自社合成品 ポリプロピレン樹脂:エチレン−プロピレンブロック共
重合体(エチレン含有量8.5重量%、メルトフローレ
ート20g/10分) ポリエチレン樹脂:チッソ(株)製 M680(メルト
インデックス6.5g/10分) エチレン−プロピレンゴム:日本合成ゴム(株)製(E
P 02P) 難燃助剤:2−ピペラジニレン−4−モルホリノ−1,
3,5−トリアジンのポリマー
【0010】物性測定法 1)粒子径及び粒度分布 ストークスの沈降の式を原理とした粒度分布測定器。堀
場製作所製CAPA−500 2)5%溶解液粘度 APP5g を80℃の熱純水95g に懸濁させ、同温度
を維持し5分間攪拌溶解し、25℃まで冷却した一部
を、東京計器(株)製粘度測定器VISCONIC[E
MD]で測定。 3)分子量 分子量既知のポリエチレングリコール、及びポリエチレ
ンオキサイドを基準物質として、ウォーターズ社製高速
液体クロマトグラフで測定。 4)結晶型態 X線回折法 5)燃焼性 UL−94(Underweriters Labor
atories)に準じて行った。UL−94では垂直
燃焼試験を採用し、その評価は難燃性に応じてV−2、
V−1、V−0、に区分されるものである。また綿着火
率に関しては、試験片の下方30cmに置いた外科用脱脂
綿に溶融物が落下し外科用脱脂綿が着火したか否かを確
認した。 6)ブリード試験 80℃80%RHの恒温恒湿器に試験片(縦100mm
横100mm厚さ2mm)を一定期間暴露した後、80
℃の熱風乾燥器で2時間乾燥させ、室温でデシケータに
一昼夜放置したサンプルをJIS K6911に準じて
表面電気抵抗値を測定し、試験に供した時点から表面電
気抵抗値の低下がみられた時点までをブリード保持日数
とした。 7)アイゾット衝撃試験(ノッチ付き) JIS K7110に準拠。 8)デュポン法落錘衝撃試験 50×50×2mmの試験片を用い、JIS K−54
00−8.3.2項に示される装置を使用し、サンプル
温度10℃、先端曲率半径1/4インチの撃芯を使用
し、撃芯受台内径3/2インチの条件で撃芯荷重と落下
高さを変化させて評価した。
【0011】実施例1 290〜300℃に予熱した総容量5リットルの卓上ニ
ーダーに、窒素ガス雰囲気を維持しながら(NH4)2
PO4 660g(5モル)、P25 710g(5モ
ル)の混合物を入れ、加熱、攪拌した。5分後に全量が
溶融し、286℃の融液になった。この液を同温度を保
持、攪拌しながら20分経過後76.9%(80℃)の
尿素液97.5g(化学量論的に必要な副生アンモニア
量の50%相当)を7分間で噴霧添加した。引続き2リ
ットル/分のアンモニアガスを供給しつつ2時間250
〜270℃で攪拌、熟成を行い、少量の凝集体を含んだ
粉末状APP1450gを得た。凝集体を単結晶に分離
すべく粉砕機(ホソカワミクロン製AP−B型)で粗砕
した。得られた物の物理特性を表1に示す。
【0012】実施例2〜6、比較例1〜5 286℃の融液を保持する時間、及び、76.9%尿素
液の添加量、添加所要時間を以下の表1に示す以外は実
施例1と同様にした。得られた物の物理特性を表2に示
す。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】実施例−7、比較例−6 ポリプロピレン樹脂として、エチレン含有量8.5重量
%、メルトフローレート(温度230℃、 荷重2.16
Kgを加えたときの10分間の溶融樹脂の吐出量)20g
/10分の結晶性エチレン−プロピレンブロック共重合
体70%に、実施例1〜6及び、比較例1〜5で得られ
た各種APPを20%、及び化合物(N)である2−ピ
ペラジニレン−4−モルホリノ−1,3,5−トリアジ
ンポリマー10重量%更に樹脂安定化剤として 2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール 0.15重量% ジ−ミリスチル−β、β' −チオジプロピオネート 0.20重量% ステアリン酸カルシウム 0.10重量% をクッキングミキサー(商品名)に入れ、1分間攪拌混
合した。得られた混合物をミニマックス(商品名)で溶
融混練し、温度210℃で押出しペレット化した。この
ようにして得られた各ペレットをプレスの温度を210
℃に設定した熱プレス成型器でブリード試験用の所定の
試験片をそれぞれ成型した。該試験片を用いてブリード
試験の測定を行った。その結果を表3に示した
【0016】
【表3】
【図面の簡単な説明】
【図1】 I型およびII型のX線回折パターンを示
す。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リン酸アンモニウム1molに対して
    0.9〜1.1molの割合で無水リン酸を混合し、2
    20〜320℃で溶融することによりリン酸アンモニウ
    ムと無水リン酸との反応物を得る第1工程と、第1工程
    で得られた反応物に該反応物中のリン原子1mol当た
    り0.03〜300mol/分の速度でアンモニアを吸
    収させ、アンモニアを吸収したのちの該反応物中の窒素
    原子Nおよびリン原子Pの比であるN/Pを0.82〜
    0.86とする第2工程と、第2工程で得られた反応物
    にアンモニアを吸収させ、アンモニアを吸収したのちの
    該反応物のN/Pを1とする第3工程とからなるII型
    ポリリン酸アンモニウム粒子の製造方法。
  2. 【請求項2】 第1工程がアンモニアガスの添加を行わ
    ない工程である請求項1に記載のII型ポリリン酸アン
    モニウム粒子の製造方法。
  3. 【請求項3】 第3工程における反応物の温度が240
    〜300℃である請求項1ないし2項に記載のII型ポ
    リリン酸アンモニウム粒子の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記工程2または工程3において反応物
    の吸収するアンモニアを液体を用いて供給する請求項1
    から3項のいずれか1項に記載のII型ポリリン酸アン
    モニウム粒子の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記工程2または工程3において反応物
    の吸収するアンモニアを尿素により供給する請求項1か
    ら4項のいずれか1項に記載のII型ポリリン酸アンモ
    ニウム粒子の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記工程2または工程3において反応物
    の吸収するアンモニアを尿素の水溶液により供給する請
    求項1から5項のいずれか1項に記載のII型ポリリン
    酸アンモニウム粒子の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記尿素の水溶液中の尿素の濃度が70
    〜80重量%である請求項6に記載のII型ポリリン酸
    アンモニウム粒子の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記第2工程で得られる反応物中のN/
    Pが0.84である請求項1〜7項のいずれか1項に記
    載のII型ポリリン酸アンモニウム粒子の製造方法。
  9. 【請求項9】 リン酸アンモニウムがリン酸アンモニウ
    ムとリン酸2アンモニウムから選ばれた1種以上である
    請求項1〜8のいずれかに記載のII型ポリリン酸アン
    モニウム粒子の製造方法。
  10. 【請求項10】 請求項1〜9のいずれか1項に記載の
    製造方法で得られるII型ポリリン酸アンモニウム粒子
    の75重量%以上が10μm以下である請求項1〜9の
    いずれかに記載のII型ポリリン酸アンモニウム粒子の
    製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101597044A (zh) * 2009-07-15 2009-12-09 广东聚石化学股份有限公司 高聚合度窄分子量分布的结晶ⅱ型聚磷酸铵的制备方法

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