[发明专利]高线性度结晶II型聚磷酸铵的制备方法

说明书

本发明提供一种高线性度结晶II型聚磷酸铵的制备方法，主反应步骤包括将摩尔比范围为1:0.88～0.98的五氧化二磷和磷酸氢二铵搅拌均匀，加热通氨，加热温度为180℃～220℃，五氧化二磷和磷酸氢二铵熔融后反应15分钟～60分钟。调节步骤包括加入预热到100℃～200℃的聚磷酸，加入时间为10分钟～30分钟，加完后在250℃～300℃下继续反应2h～4h，调节步骤保持通氨。冷却步骤包括停止加热，减小通氨量，冷却0.5小时～1小时，得到高线性度结晶II型聚磷酸铵。采用本发明提供的高线性度结晶II型聚磷酸铵的制备方法制得的聚磷酸铵线性度高。

技术领域

本发明涉及聚磷酸铵制备技术领域，尤其是一种高线性度结晶II型聚磷酸铵的制备方法。

背景技术

聚磷酸铵(APP)是一种以磷、氮为主要成分的膨胀型环保无机阻燃剂，可作为涂料、塑料、橡胶的阻燃剂使用，是目前市场上卤素阻燃剂良好的替代品。聚磷酸铵有多种形态，其中结晶II型APP为正交(斜方)晶系，具有聚合度、结晶完整、水溶性较低、与聚合物相容较好的优点，作为高分子聚合物的阻燃剂使用，广泛用于塑料、防火涂料中。

在高聚合度结晶II型聚磷酸铵生产中，通常采用五氧化二磷、磷酸铵盐及氨气为基础原料在高温下合成的方法。但是由于加成聚合反应的反应速度快、反应放热剧烈，体系反应粘度大，造成卧式捏合机的电流高，最终导致合成过程中温控困难，在合成中易生成I型聚磷酸铵，导致最终在应用中造成阻燃效率下降、易析出、涂料中储存粘度不稳定性等问题。并且，五氧化二磷有很强的吸湿性和反应活性，增加了反应控制的难度。

为了解决上述问题，现有技术中用聚磷酸替代五氧化二磷与缩聚剂反应，但是，聚磷酸和缩聚剂反应速度慢，并且缩聚剂易产生缩聚副产物，大大影响了最终产品的纯度。

还有的现有技术采用多磷酸作为反应催化剂，以五氧化二磷为原料，一步反应得到晶型稳定的聚磷酸铵。将五氧化二磷、磷酸一铵和三聚氰胺等缩聚剂混合放入聚合反应器中，同时加入反应催化剂多磷酸，在240℃～350℃，0.15MPa～0.4MPa的氨气及氮气混合气氛压力下完成反应，得到最终产品。也有的现有技术采用聚磷酸、磷酸铵盐、尿素作为反应原料，再加入反应促进剂及晶型转化剂，保温搅拌熟化30分钟后转移至带对辊磨压轮及夹套导热油加热的反应器中反应完毕后，保压降温后经粉碎得到结晶Ⅱ型聚磷酸铵。但是，这些方法得到的Ⅱ型聚磷酸铵线性度都不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高线性度结晶II型聚磷酸铵的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种高线性度结晶II型聚磷酸铵的制备方法。包括：

主反应步骤：将摩尔比范围为1:0.88～0.98的五氧化二磷和磷酸氢二铵搅拌均匀，加热通氨，加热温度为180℃～220℃，五氧化二磷和磷酸氢二铵熔融后反应15分钟～60分钟；

调节步骤：加入预热到100℃～200℃的聚磷酸，加入时间为10分钟～30分钟，加完后在250℃～300℃下继续反应2h～4h，调节步骤保持通氨；

冷却步骤：停止加热，减小通氨量，冷却0.5小时～1小时，得到高线性度结晶II型聚磷酸铵。

可选的，在调节步骤中，以H₃PO₄计，聚磷酸的质量百分比浓度为104％～115％，五氧化二磷和聚磷酸的质量比范围为1:0.02～0.12。

可选的，在主反应步骤中，通氨量为0.8m³/h～2m³/h。

可选的，在调节步骤中，通氨量为1.5m³/h～4m³/h。

可选的，在冷却步骤中，通氨量为0.5m³/h～2m³/h。