[发明专利]结晶Ⅴ型聚磷酸铵的两段式生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工产品的生产方法，特别涉及反应过程短，步骤简单合成晶型单一的结晶Ⅴ型聚磷酸铵的两段式生产方法。

背景技术

聚磷酸铵（简称APP）是近几十年迅速发展起来的一种无机无卤环保型阻燃剂，具有阻燃效果好、热稳定性好、环境友好的优点，作为膨胀型阻燃剂（IFR）的主要成分之一，被广泛地应用于阻燃领域。

聚磷酸铵按其结构可分为结晶型和无定形型。结晶态聚磷酸铵为水不溶性的长链状聚磷酸盐。目前已知的聚磷酸铵结晶型态共有六种，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型，其中结晶Ⅰ型晶粒外观呈多孔性颗粒状，表面具有不规则结构，是线形结构缩聚物；结晶Ⅱ型具有规则的外表面，切外表面均属正交（斜方）晶系，晶体结构紧密，颗粒表面圆滑，为长支链缩聚物，同时存在若干交联结构。在上述这些已知的聚磷酸铵晶型当中，结晶I型、II型和Ⅴ型为稳定晶型，Ⅲ型、Ⅳ型都为热力学区间不稳定的中间体晶型，Ⅵ型的结构是在Ⅴ型结构的基础上的变型。

在聚磷酸铵的稳定晶型中，结晶Ⅰ型由于水溶性高多用于防火涂料；Ⅱ型、Ⅴ型比Ⅰ型稳定，难溶于水。目前用于塑料材料阻燃的多为结晶Ⅱ型的聚磷酸铵，但就使用效果而言，Ⅴ型聚磷酸铵阻燃改性的塑料材料较Ⅱ型的材料有更高的氧指数，且结晶Ⅴ型的网状交联结构更有利于其与高分子材料之间的结合，因此阻燃性能更好。

结晶Ⅴ型聚磷酸铵的研制研究始于20世纪70年代，在以往的研究中，结晶Ⅴ型聚磷酸铵的制备条件仅为实验室研究，无法有效地应用于工业生产。而目前国内量产的聚磷酸铵产品几乎都是结晶Ⅰ型和Ⅱ型的产品。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供具有生产控制方便，产率高，能耗低，有利于实现大规模连续化工业生产优点的结晶Ⅴ型聚磷酸铵的生产方法。

本发明所述的结晶Ⅴ型聚磷酸铵的两段式生产方法，目的通过下述技术方案予以实现。该技术方案采用下述顺序的步骤：

a以工业级五氧化二磷为原料，加入尿素和三聚氰胺中一种或两种的混合物，将原料均匀混合；

b将步骤a中所得混合物料加入聚合反应器中。

c在步骤b中提到的聚合反应器中，在氨气氛保护下，160℃～240℃的温度下持续反应3～60分钟；

d将步骤c中所得物料，继续在带搅拌装置的压力反应釜中，并在氨气氛下维持240℃～330℃，反应1～3个小时，得到结晶Ⅴ型聚磷酸铵产品；

e步骤c和步骤d反应维持氨分压在0.05～0.15MPa，流量不超过3.0L/min。

所述的工艺流程为两段式生产，二段反应过程中的反应逸出气体将作为一段反应过程中的保护气氛加以利用。

所述的五氧化二磷，尿素，三聚氰胺三者的重量比为：1:（0.3～0.8）:（0.02～0.5）。

所述的五氧化二磷和尿素二者的重量比为：1: （0.3～0.8）。

所述的五氧化二磷和三聚氰胺二者的重量比为：1:（0.1～0.5）。

本发明开创性地提出以五氧化二磷，尿素和三聚氰胺为原料，通过逸出气体回用的两段式反应制备出晶型稳定的结晶Ⅴ型聚磷酸铵产品。

本发明具有以下有益效果：所合成的结晶Ⅴ型聚磷酸铵晶型稳定。采用五氧化二磷为原料，带入系统的杂质量少，缩短了反应时间，利于获得结晶型的聚磷酸铵产品；制备过程反应用气量较小，后反应过程中的逸出气体作为前反应体系的保护气体，减少了尾气排放，降低了能耗；改善了生产环境，起到了节省时间、节约能源，降低成本，提高效率的作用。

附图说明

图1为本发明结晶Ⅴ型聚磷酸铵的两段式生产方法工艺流程简图。

图2为本发明实施例4所合成样品X射线衍射图谱。

具体实施方式

通过下面给出的本发明的具体实施例，可以进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。应当指出的是以下实施实例仅为本发明众多实施方式中优选出的一部分，对于本具体实施方式中未能提及的，以及本领域技术人员在不脱离本发明思路前提下做出改进的实施方式都应该视为在本发明的保护范围之内。

除非另有说明，本发明中所采用的比例关系为质量比。

实施例1