一种低粘度高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法
【专利摘要】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。
【专利说明】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】
[0001]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】
[0002]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1、I1、II1、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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]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): (O~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I)中得到的混合物料的温度上升到80~180°C，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°C，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。
[0006]步骤2)中，氨气的流量为6~15m3/h。
[0007]步骤2)中，氮气的流量为10~40m3/h。
[0008]步骤3)中，氨气的流量为5~15m3/h。
[0009]步骤3)中，三聚氰胺的加入量占步骤I)中总物料重量的0.5~2%。
[0010]步骤4)中，反应时间为30~120min。
[0011]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是实施例1所得产品的核磁图谱。
【具体实施方式】
[0013]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): (O~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I)中得到的混合物料的温度上升到80~180°C，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°C，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I)中总物料重量O~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。
[0014]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llOKg、磷酸二氢铵21Kg投进捏合器中混合、预热，当料温达到至90°C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IOm3/h，控制反应温度在180~ 250°C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。
[0015]如图1是本实施例产品的核磁图谱。
[0016]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°C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°C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。
[0017]实施例3:
将五氧化二磷142Kg、磷酸氢二铵120Kg、磷酸二氢铵IlKg投进捏合器中混合、预热，当料温达到至150°C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°C之间，整个过程耗时2IOmin ;当反应进行2IOmin时停止通氮，维持通氨，氨气流量为5m3/h，同时将4.1lKg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。
[0018]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°C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°C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。
[0019] 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:
【权利要求】
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): (O~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I)中得到的混合物料的温度上升到80~180°C，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°C，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。
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I)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。
【文档编号】C01B25/38GK103466585SQ201310367836
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】谢思正, 周侃 申请人:清远市普塞呋磷化学有限公司