[发明专利]高聚合度窄分子量分布的结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工原料制备方法领域，公开了一种高聚合度窄分子量分布的结晶II型 聚磷酸铵的制备方法。

背景技术

聚磷酸铵(APP)是一种高氮、磷含量的高效环保型阻燃剂。其具有I～V多种晶 型，其中以II型聚磷酸铵的热稳定性、耐水性最为优异，因此在高档耐火涂料、树脂、 橡胶纸张、木材、纤维等的阻燃领域有着广泛的应用，其具有低毒性、不滴落、低烟雾 等特点，是卤素阻燃剂的良好替代品。

目前现有技术中生产的高聚合度聚磷酸铵均以五氧化二磷和磷酸氢二铵为原料合 成，但是因为工艺过程控制及设备设计的原因，使得合成的产品聚合度范围比较广泛， 其中掺杂有较多量的低分子量聚磷酸铵；由于在反应过程中没有采取有效的降温措施， 使得产品在捏合器内因为温度过高而断链影响品质，更没有采取措施控制反应的剧烈程 度；另外，捏合器的混合、捏合、破碎功能不够强大，不能够实现捏合器内物料的状态 完全转化；同时，在合成过程中会产生大量的过剩氨气。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种高聚合度窄分子量分布的结 晶II型聚磷酸铵的制备方法，此方法的反应过程温度易于控制，反应率高。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：一种高聚合度窄分子量分布的结晶II 型聚磷酸铵的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将等摩尔比的五氧化二磷和磷酸氢二铵投入捏合器中，在惰性气体氛围下将 物料混合并同时预热至100～250℃，控制惰性气体流量为1～10m³/h，将物料预热至 100～250℃约耗时为0.5～1.5h。

(2)停止通入惰性气体，开始通入氨气，使捏合器内物料在氨气氛围下氨化升温 至150～230℃，使混合物料全部融化，氨气流量控制为5～20m³/h，整个过程约耗时 为0.5～3h；

(3)停止通入氨气，进行均质化过程，即控制及减弱捏合器内反应速度，使得物 料被混合的更加均匀，控制温度在150～230℃，整个过程约耗时间为0.5～1.5h；

(4)继续通入氨气，待物料温度上升到250～350℃时，往捏合器内投入表面处理 剂，继续在氨气氛围下保温混合0.5～5h，控制氨气流量为10～25m³/h；

(5)将物料转移至下一个可通氨气的带有搅拌的密闭容器中进行冷却，控制密闭 容器中的氨气流量为1～10m³/h；

(6)控制温度下降速度约为1～5℃/h，待物料冷却至100℃以下时，停止通氨， 出料。

所述表面处理剂选自氰尿酸三聚氰胺、氨基硅烷、环氧树脂、活性三聚氰胺或异氰 酸酯中的一种。

所述的惰性气体选自氮气、氦气、氩气中的一种。

本发明还提供了生产上述高聚合度窄分子量分布的结晶II型聚磷酸铵所使用的装 置，包括带有夹套的捏合器，所述捏合器通过管道分别连接下料斗、尾气冷却回收压缩 系统、带有夹套的物料冷却器、导热油加热器、冷却系统、液氨槽和惰性气体储槽，所 述捏合器的夹套内通耐高温导热油，所述物料冷却器的夹套内通冷却水，所述捏合器和 物料冷却器内设有Z型捏合搅拌桨。

所述捏合器内与物料接触的部分采用的合金材料为蒙乃尔-400、蒙乃尔-500、哈 氏合金、钛合金、镍合金中的一种。

本发明的有益效果是：本发明的方法采用在惰性气体保护下升温，尽可能消除了外 界空气对混合物料的影响；采用均质化过程，可达到有效控制及减弱反应的剧烈程度， 有利于促进预聚体的形成，更利于产品的链长增长及产品分子量的窄分布；采用导热油 进行的加热及冷却可互相切换，使得整个过程的温度能够更加精准的被控制；采用尾气 冷却回收压缩系统回收了反应过程中产生的过剩氨气；采用Z型强力搅拌桨，增大了设 备的混合、捏合、剪切、破碎等功能，使反应进行得更加完全；采用特殊的合金钢材料， 有效的解决了高温、高腐蚀情况下的设备腐蚀问题。本发明的方法生产的产品具有粒径 形态均匀、水溶性极小、耐热性好、聚合度高且分子量分布窄、结晶II型纯度高的特点。

附图说明

图1是合成高聚合度窄分子量分布的结晶II型聚磷酸铵的生产设备及流程图；

图2为本发明分子量分布曲线图。