[发明专利]一种用磷矿制备阻燃剂的方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种用磷矿制备阻燃剂的方法，属于化工技术的领域。

背景技术

随着高分子合成材料的快速发展，高分子材料已逐步替代传统材料而广泛应用于化工、机械、电子、汽车、航天航空等领域。但高分子材料大多是可燃或易燃的材料，故为了使高分子材料能够得到安全地应用，阻燃剂的开发与应用也得到了快速发展。传统的含卤阻燃剂由于在燃烧时产生有毒气体和污染环境，而逐渐退出应用领域。无卤阻燃剂的开发与应用便成为当前的研究重点。

磷-氮类阻燃剂基于磷-氮之间的协同与增效作用,具有与基材相溶性好、热稳定性好、添加量小、水溶性小、阻燃性能优异、无卤、发烟量小，有毒气体生成量少等特点，如芳基磷（膦）酸酯、双烷基次膦酸盐、聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐等已被广泛应用于塑料、树脂、以及军用耐火涂料、推进剂的包覆层等。

目前，我国列入国家统计的磷矿石储量168亿吨，但P₂O₅含量大于30％的富矿只有11.2亿吨，中低品位的磷矿约占90%。这些中低品位的磷矿因含大量杂质，如采用常规工艺是难于获得优质磷酸，且开发成本高。因而国土资源部已将磷矿列为2010年后不能满足中国国民经济发展要求的20个矿种之一。

为了满足我国国民经济的发展，对中低品位磷矿的开发利用已迫在眉睫，与此同时，国内的各大磷矿开发公司及研究机构对中低品位磷矿的开发利用技术的研究也在如火如荼地进行。遗憾的是，迄今为此，尚未出现相关中低品位磷矿开发利用的成熟技术报道。

与此同时，需求量日益增加的磷-氮类阻燃剂的制备，都是以高纯磷酸为原料之一，这无疑进一步加大了磷酸的消耗，也增加了磷氮类阻燃剂的制备成本。而能以中低品位磷矿为初始原料，直接合成磷-氮类复合阻燃剂的工艺技术还未见相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用磷矿制备阻燃剂的方法，所述方法能以磷矿为初始原料,尤其是能以中低品位磷矿为初始原料,直接制备出磷-氮类无卤复合阻燃剂。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案实现：

一种用磷矿制备阻燃剂的方法，包括如下步骤：

    （1）将磷矿粉与盐酸或硝酸投入反应槽，并于35～90℃条件下搅拌反应0.5～5h后，加入除氟剂，再搅拌0.5～2h，静置，分离得含磷浸出液；

    （2）步骤（1）所得的含磷浸出液在搅拌状态下加入除杂剂，继续搅拌0.5～3h，然后过滤，除去原含磷浸出液中的铅离子、镉离子、铁离子，得滤液A；

    （3）将滤液A保持在温度为20～95℃及搅拌的状态下，将络合剂加入滤液A中，继续搅拌0.5～3h后，按滤液A中磷离子与三聚氰胺的摩尔比例为1：0.5～4加入固体三聚氰胺，改用剪切乳化机或超声波分散器进行分散反应0.5～3h后，过滤得滤渣；

    （4）在反应器中，将步骤（3）所得滤渣加入去离子水、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、乙酸乙酯、丙酮、二甲基甲酰胺、甲苯或四氢呋喃中的一种或一种以上的混合液中并搅拌，形成悬浮液；

    （5）将步骤（4）的悬浮液加热至20～70℃并在搅拌状态下，加入步骤（3）中三聚氰胺质量0.2～20%的催化剂，搅拌0.3～3h后，升温至70～160℃，再加入双酚A、磷酸、尿素、氰尿酸、季戊四醇、间苯本酚双（二苯基）磷酸酯、季戊二醇或三聚戊醇中的任一种或一种以上，加入量为步骤（3）中三聚氰胺摩尔量的0.5～10倍，继续搅拌0.4～5h；

（6）将步骤（5）所得反应物过滤，将滤渣在70～170℃下干燥，所得干燥物即为磷-氮复合阻燃剂。

前述的用磷矿制备阻燃剂的方法中，步骤（1）中所述的磷矿中五氧化二磷含量大于10wt%。

前述的用磷矿制备阻燃剂的方法中，步骤（1）中所述的盐酸浓度为15～37wt%，加入量为磷矿粉质量的1.5～4倍。

前述的用磷矿制备阻燃剂的方法中，步骤（1）中所述的硝酸浓度为20～90wt%，加入量为磷矿粉质量的1.5～4倍。

前述的用磷矿制备阻燃剂的方法中，步骤（1）中所述的除氟剂为氯化钠、硝酸钠、氯化钾、碳酸钠、碳酸钾或硝酸钾中的一种或一种以上，加入量为磷矿粉含氟摩尔量的1～4倍。

前述的用磷矿制备阻燃剂的方法中，步骤（2）中所述的除杂剂为石灰乳、氨水、硫化钠、碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或一种以上，加入量为使反应体系的pH值至0.7～2.0为止。