[发明专利]分段控制制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及聚磷酸铵制备技术领域，具体地说，是一种分段控制制备结晶II型聚磷酸铵的方法。

【背景技术】

对于结晶II型聚磷酸铵的制备方法，现主要的技术是采用五氧化二磷和磷酸氢二铵为主要原料，同时添加尿素、三聚氰胺、碳酸铵或硫酸铵为缩合剂，并在氨气气氛条件进行，反应在捏合机中进行，经混合、熔融、结晶、粉碎制得结晶II型聚磷酸铵。

如专利公开CN1629070A，选用等摩尔的五氧化二磷和磷酸氢二铵在150-350℃温度下，添加硫酸铵、三聚氰胺或碳酸氢铵为缩合剂，在氨气气氛下经混合、熔融、结晶、粉碎制得结晶II型聚磷酸铵。

五氧化二磷来源于热法磷酸，它吸湿性极强，在工业生产上对安全操作带来极大的隐患，且贮存及运输对安全规格要求极高。逐渐限制热法磷酸是企业节能减排和资源可持续发展的必然要求。目前，热法磷酸除用于电子级、医药级磷酸及其它一些特定磷化工产品外，其它磷化工产品正在逐步被湿法磷酸及其磷酸盐所替代，因此，以非五氧化二磷为原料路线的结晶II型聚磷酸铵制备方法，符合企业节能减排和磷化工行业产业结构调整的需要。

专利公开101428780A选用精制磷酸为主要原料，以尿素、三聚氰胺、蜜白胺、蜜勒胺中的一种或它们的混合物为缩合剂，在150～320℃的温度，反应半小时后，通入氨气氨化、熟化、结晶、破碎，得到结晶II型支链聚磷酸铵。专利公开101538029A以磷酸氢二铵为主要原料，以尿素和(或)三聚氰胺为缩合剂，在120～320℃温度，反应30～120分钟，通入氨气氨化30～100分钟使其熟化和结晶，之后破碎，得到结晶II型聚磷酸铵。

上述发明专利以非五氧化二磷为原料路线，虽然生产工艺可行，但仅适用于实验室研究，对于工业生产过程，物料在高温混合与熔融过程对不锈钢及其它金属设备腐蚀严重，聚四氟乙烯及其它聚合物高分子材料或者不能耐320℃温度，或者不能耐高温磷酸盐的腐蚀。专利公开101660137A选用热解石墨复合涂层，在300-320℃的高温磷酸或聚磷酸盐条件下不腐蚀，可以用于高温聚合反应制备聚磷酸铵，但是设备制造成本极高，不适用于大规模的工业生产，且石墨设备笨重易碎，搅拌浆选用石墨材质极易折断。因此，需要从生产工艺上，对非五氧化二磷原料路线的结晶II型聚磷酸铵的生产方法进行改进。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分段控制制备结晶II型聚磷酸铵的方法。

本发明的实施方法是：

第一阶段在反应器中进行。在反应器中加入磷酸、磷酸氢一铵或磷酸氢二铵中的任意一种或几种的混合物作为反应原料，同时或分步加入尿素和三聚氰胺作为混合缩合剂，或二者任选一的单一缩合剂。将物料混合均匀，并将物料加热至160～240℃，期间不断搅拌，使物料加热熔融，并进行预聚合反应，预聚反应时间为10-30分钟。

第二阶段在捏合机中进行。第一阶段预聚合后的浆料，迅速出料至预热至230-350℃的捏合机中，并往捏合机中通入湿氨气体，湿氨气体的流量1-30L/min；预聚反应浆料加料完毕，捏合机内物料温度控制在240-420℃，待物料固化后，保持继续通入湿氨气体，湿氨气体的流量1-30L/min，继续维持捏合机内物料温度在240-420℃，并保持0.5-4小时。冷却出料，粉碎，即可得到结晶II型聚磷酸铵；经过第一阶段预聚合后的物料，腐蚀性极低，因此第二阶段的捏合机可以用304不锈钢或SUS316L不锈钢作为材质。

本发明是通过以下技术方案来实现的，其具体步骤为：

(1)在反应器中加入磷酸、磷酸氢一铵或磷酸氢二铵中的任意一种或几种的混合物作为反应原料，同时或分步加入尿素和三聚氰胺作为混合缩合剂，或二者任选一的单一缩合剂。其中，磷酸、磷酸氢一铵或磷酸氢二铵的重量份数为100份，尿素的重量份数为0-20份，三聚氰胺重量份数为0-40份。

(2)将上述物料混合，加热至160～280℃，期间不断搅拌，使物料加热熔融，并进行预聚合反应，预聚反应时间为10-30分钟；

(3)预聚合后的浆料，迅速出料至预热至230-420℃的捏合机中，捏合机中通入湿氨气体，湿氨气体的流量1-30L/min，湿氨气体是以干空气通入浓度为2-30％的氨水溶液中，并且该氨水溶液每半小时更换一次。浆态物料加料完毕，捏合机内物料温度控制在240-420℃，待物料固化后，继续通入湿氨气体，湿氨气体的流量1-30L/min，维持温度在240-420℃，并保持0.5-4小时，冷却出料，粉碎，即可得到结晶II型聚磷酸铵；