专利名称：一种低水溶性结晶Ⅰ型聚磷酸铵的制备方法
一种低水溶性结晶I型聚磷酸铵的制备方法
技术领域：
本发明涉及聚磷酸铵制备技术领域，具体地说，是一种低水溶性结晶I型聚磷酸铵的制备方法。
背景技术：
聚磷酸铵是一种性能优良的阻燃剂，其分子中同时含有磷、氮两种元素，在阻燃过程中磷、氮具有协同阻燃效应，聚磷酸铵水溶性大小及热稳定性直接影响到其阻燃性能。制备聚磷酸铵的方法很多，目前常见的生产方法有磷酸与尿素缩合法、磷酸二氢铵与尿素缩合法、聚磷酸氨化法、P2O5-NH3-H2O高温气相反应法、正磷酸铵与氨气高温中和法、在聚磷酸铵晶种存在下的磷酸与氨化缩合剂聚合法、磷酸二氢铵五氧化二磷和氨气缩合法、磷酸和氨气缩合法等。除前两种外，其他几种都需要在密闭体系中完成，而磷酸尿素缩合法是目前工业上常用的一种方法，该方法原料来源广，生产成本低。传统工艺制备的结晶I型聚磷酸铵水溶性较高，热稳定性低，主要应用于防火涂料。用三聚氰胺对聚磷酸铵进行包裹处理，相对于简单的掺混阻燃剂而言，残炭率更高，失重速率峰值更低，阻燃性好(曹堃，高分子材料科学与工程，2007，23 ) :136-139)。本发明有别于三聚氰胺对聚磷酸铵的包裹处理，是以三聚氰胺为缩合剂，在高温条件下通过原位反应，以制备低水溶性结晶I型聚磷酸铵。
发明内容本发明的目的是提供以磷酸氢二铵和五氧化二磷为主要原料，以三聚氰胺为缩合剂，以制备低水溶性结晶I型聚磷酸铵的方法。本发明的实施方法是在捏合机中加入磷酸氢二铵、五氧化二磷和三聚氰胺，加热至200 30(TC，维持 5 50min，磷酸氢二铵五氧化二磷三聚氰胺的摩尔比为1 (0. 5 1. 0) (0. 1 0. 5)，通入氨气，氨气分压0. 01 0. IMpa,氨气流量0. 1 5. OL/min,保温反应1 4小时， 之后冷却，得到低水溶性结晶I型聚磷酸铵。本发明是通过以下技术方案来实现的，其具体步骤为(1)在捏合机中加入磷酸氢二铵，五氧化二磷，三聚氰胺，加热至200 300°C，维持 5 50min ；(2)磷酸氢二铵五氧化二磷三聚氰胺的摩尔比为1 (0. 5 1. 0) (0. 1 0. 5)；(3)通入氨气，氨气分压0.01 0. IMpa，氨气流量0. 1 5. OL/min，保温反应1 4小时；(4)冷却出料，得到低水溶性结晶I型聚磷酸铵。采用X射线衍射，对聚磷酸铵晶型进行检测，所用的仪器为D/MAX 2550VB/PC型转靶X射线多晶衍射仪Cu Ka检测，每分钟2-4°扫描速度，在扫描仪10-80°内采集衍射数据；采用热分析仪SDT Q600 V5.0 Build 63测量物质的质量随温度和时间变化情况，升温速率10°C /min，氮气气氛，升温区间从常温至800°C ；水溶性测试按化工行业标准《工业聚磷酸铵》HG/T 2770-2008。从X射线衍射图来看，本发明所制备的聚磷酸铵与标准结晶I型聚磷酸铵完全一致，说明本发明所制备的低水溶性聚磷酸铵确实是结晶I型聚磷酸铵。从热重分析图来看， 工业品结晶I型聚磷酸铵(IlSAPP-I)的热分解温度为122°C，而本发明的低水溶性结晶I型聚磷酸铵(自制品APP-I)的热分解温度为^5°C，说明本发明的自制品APP-I 稳定性优于工业品APP-I。从水溶性分析来看，工业品APP-I的平均水溶性为8. 386g/100ml 水，而本发明的自制品APP-I的平均水溶性为0. 137g/100ml水，说明本发明的自制品APP-I 的水溶性远低于工业品APP-I。与现有技术相比，本发明的积极效果是本发明提供了另一种制备结晶I型聚磷酸铵的方法，且与常规的结晶I型聚磷酸铵在水溶性、热稳定性方面有显著的差别。
图1工业品APP-I和自制品APP-I的X射线衍射图。图2工业品APP-I和自制品APP-I热重曲线。表1工业品APP-I和自制品APP-I的水溶性对比。
具体实施方式
以下提供本发明低水溶性结晶I型聚磷酸铵的制备方法的具体实施方式
。实施例1在捏合机中加入，加入Ikg磷酸氢二铵，500g五氧化二磷，130g三聚氰胺，加热至 2800C，通入氨气，氨气分压0. 02Mpa,氨气流量4L/min，保温反应3小时，之后经固化、冷却、 破碎、得到水溶性结晶I型聚磷酸铵。实施例2在捏合机中加入Ikg磷酸氢二铵，800g五氧化二磷，150g三聚氰胺，加热至270°C， 通入氨气，氨气分压0. OlMpa，氨气流量2L/min，保温反应2小时，之后经固化、冷却、破碎、 得到低水溶性结晶I型聚磷酸铵实施例3在捏合机中加入Ikg磷酸氢二铵，800g五氧化二磷，180g三聚氰胺，加热至250°C， 通入氨气，氨气分压0. 02Mpa，氨气流量lL/min，保温反应2小时，之后经固化、冷却、破碎、 得到低水溶性结晶I型聚磷酸铵。实施例4在捏合机中加入Ikg磷酸氢二铵，500g五氧化二磷，200g三聚氰胺，加热至M0°C， 维持2h，不用通入氨气保温反应2小时，之后经固化、冷却、破碎、得到低水溶性结晶I型聚
磷酸铵。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种低水溶性结晶I型聚磷酸铵的制备方法，其特征在于，具体步骤为在捏合机中加入磷酸氢二铵，五氧化二磷，三聚氰胺，加热至200 30(TC，维持5 50min，通入氨气，保温反应1 4小时，之后冷却，得到低水溶性结晶I型聚磷酸铵。
2.如权利要求书1所述的一种低水溶性结晶I型聚磷酸铵的制备方法，其特征在于，磷酸氢二铵五氧化二磷三聚氰胺的摩尔比为1 (0. 5 1. 0) (0. 1 0. 5)。
3.如权利要求书1所述的一种低水溶性结晶I型聚磷酸铵的制备方法，其特征在于，通入的氨气，氨气分压0.01 0. IMpa，氨气流量0 5. OL/min。
全文摘要
本发明公开了一种低水溶性结晶I型聚磷酸铵的制备方法，具体步骤为在捏合机中加入磷酸氢二铵，五氧化二磷，三聚氰胺，磷酸氢二铵∶五氧化二磷∶三聚氰胺的摩尔比为1∶(0.5～1.0)∶(0.1～0.5)，加热至200～300℃，维持5～50min，通入氨气，氨气分压0.01～0.1MPa，氨气流量0.1～5.0L/min，保温反应1～4小时，之后经固化、冷却、破碎，得到低水溶性结晶I型聚磷酸铵。
文档编号C01B25/40GK102259843SQ20111016289
公开日2011年11月30日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者于建国, 刘够生, 赵桂新 申请人:华东理工大学