[发明专利]亚磷酸氢铝、其制备方法及其用途

说明书

本发明涉及亚磷酸氢铝、其制备方法及其用途。

纯亚磷酸铝是已知的。其为类似于沸石的微孔化合物，其中铝离子和亚磷酸根离子形成多元环的三维网络。其可以含有结晶水或者在丧失晶体结构的同时释放出结晶水。根据现有技术结晶化反应以水热作用方式(也就是在其自身压力下在高于水的沸点下)进行。为了简化结晶化反应(Yang.Shiyou Xuebao,Shiyou Jiagong(2006),22(Suppl.),79-81)，添加聚氮化合物作为结构化试剂(也称作模板)。它们不利地存留于产物中并且在稍后的使用中造成妨碍。

本发明涉及新型亚磷酸氢铝。其以显著的摩尔比例以在本体中键合的方式包含质子化的亚磷酸根离子。

令人惊奇地发现，本发明的亚磷酸氢铝可作为协效剂用于阻燃剂。该阻燃剂协效剂必须本身不具备阻燃活性，但可以大大提高阻燃剂的功效。通常，阻燃剂协效剂与阻燃剂和其它聚合物添加剂一起通过捏合和挤出与待阻燃处理的聚合物混合。该加工过程在这样的温度下进行，在该温度下所述聚合物以熔化形式存在并且可以短时间内显著超过320℃。阻燃剂协效剂必须能耐受该温度而不分解。令人惊奇的是现已发现，本发明的亚磷酸氢铝与纯亚磷酸铝相比显著更加热稳定。

亚磷酸铝与氢氧化铝的混合物也是已知的。不利的是由氢氧化铝含量降低的活性磷含量。本发明的尽可能高的活性磷含量的目的通过本发明的亚磷酸氢铝得以实现，因为特定的磷含量，也就是亚磷酸盐的含量(在具有一价磷离子的盐中并且在本发明中是这样的情况)，必然比在具有二价磷离子的盐中更高。此外，亚磷酸铝与氢氧化铝的混合物与本发明的亚磷酸氢铝相比热稳定性更低。

亚磷酸铝水合物也是已知的，然而其在加热时解离出水并且因而难于混入聚合物中。本发明的目的通过本发明的亚磷酸氢铝得以实现，其中所述亚磷酸氢铝基本上不含结晶水。

因此，本发明涉及式(I)的亚磷酸氢铝

Al_2.00(HPO₃)_v(H₂PO₃)_y(H₂O)_z (I)

其中

v表示2至2.99，

y表示2至0.01和

z表示0至4。

优选地

v表示2.56至2.99，

y表示0.9至0.02和

z表示0至1。

特别优选地

v表示2.834至2.99，

y表示0.332至0.03和

z表示0.01至0.1。

优选地，根据权利要求1-3中一项或多项的亚磷酸氢铝具有0.1至1000μm的粒子尺寸，

0.01至10g/l的在水中的溶解度，

80至800g/l的堆密度和

0.1至5％的残留水分。

本发明的目的还通过制备如权利要求1-4中一项或多项的亚磷酸氢铝的方法得以实现，其特征在于，以2.5至3.5mol的磷源与2mol铝源的比例在不使用溶剂的情况下在50至300℃下进行反应。

优选地，在120至220℃下进行所述反应。

优选地，所述铝源是铝金属、铝合金、氧化物、氢氧化物、过氧化物、过氧化物水合物、碳酸盐、过碳酸盐、混合碳酸盐/水合物、甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐、硬脂酸盐、乳酸盐、抗坏血酸盐、草酸盐，或者具有蒸汽压比亚磷酸更高的酸的阴离子的铝盐。

优选地，所述亚磷酸盐源为亚磷酸、三氧化磷、三氯化磷、单质磷和/或次磷酸。

本发明还涉及如权利要求1－4中一项或多项所述的亚磷酸氢铝的用途，作为中间产物用于进一步合成，用作粘结剂，用作交联剂或者在环氧树脂、聚氨酯和不饱和聚酯树脂固化中的促进剂，用作聚合物稳定剂，用作植物保护剂，用作螯合剂，用作矿物油添加剂，用作防腐蚀保护剂，用于洗涤剂和清洁剂应用，用于电子应用。

本发明尤其涉及如权利要求1－4中一项或多项所述的亚磷酸氢铝的用途，用作阻燃剂，尤其是用于清漆和发泡涂料的阻燃剂，用于木材和其它含纤维素产品的阻燃剂，作为用于聚合物的反应性和/或非反应性阻燃剂，用于制备阻燃聚合物模塑材料，用于制备阻燃聚合物成型体和/或用于通过浸渍为聚酯和纤维素纯织物和混合织物配备阻燃性，以及作为协效剂和作为阻燃剂混合物和阻燃剂中的协效剂。