[发明专利]一种以硫脲为缩合剂制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵的方法

说明书

本发明涉及一种以硫脲为缩合剂来制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵的新方法，包括有以下步骤：将磷酸二氢铵和硫脲混合均匀，加热使原料经过熔融、发泡、固化过程；粉碎，继续升温至并搅拌，不断用干空气置换反应产生的硫化物气体；继续加热，通入湿氨气，并不断进行搅拌，氨化使其晶型转化，得到产品，之后在相同的湿氨气气氛保护下降温至室温，粉粹、研磨得到结晶Ⅱ型聚磷酸铵。本发明的有益效果如下：本发明结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备过程简单，原料易得，成本较低，工艺易于实现；以硫脲为缩合剂，其在同等条件下与尿素为缩合剂得到最佳工艺，投料较少不会有很多其他副产物如三聚氰胺，所以产品纯度较其较高，腐蚀性较小。

技术领域

本发明涉及聚合反应领域，具体的说是一种以硫脲为缩合剂来制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵的新方法。

背景技术

聚磷酸铵(ammonium polyphosphate)，英文缩写为APP,其通式为(NH₄)_n+2P_nO_3n+1，当n足够大时，可写(NH₄PO₃)_n：聚磷酸铵又称多聚磷酸铵或缩聚磷酸铵(简称APP)，外观呈白色粉末状，含氮(N)≥12％，含五氧化二磷(P₂O₅)≥68％，是一种含N和P的聚磷酸盐，它同时含磷、氮两种元素，相互作用阻燃，阻燃性能良好。

目前已知APP有Ⅰ～Ⅵ共有6种晶型，主要以I型APP和II型APP为主，I型APP是短链线形结构的缩聚物，易吸潮和水解，为一种亚稳定的状态，大多应用在普通的防火涂料、纸张、纤维和木材等方面的阻燃和高浓度二元复合肥料、饲料、液体洗涤剂和离子交换剂等领域；II型APP结构为长链结构并有若干交联结构的聚合物，热稳定性好、水溶性低、吸潮性小、环境友好、成本低廉以及对添加的产品物理机械性能影响小等优良特性，在通常的温度和湿度下性质比I型APP结构更加稳定，可以长期稳定贮存，应用于树脂、塑料、橡胶及船舶、火车、高层建筑及电缆防火处理的防火涂料等领域的阻燃和森林、油田等大面积灭火。Ⅲ型和Ⅳ型聚磷酸铵是过渡态中间体，不容易制得单晶，Ⅴ型和Ⅵ型为高温下稳定的结构，Ⅱ型和V型APP都有稳定的热力学区间。

目前我国多数工厂采用的是磷酸与尿素缩合法、聚磷酸与尿素缩合法(氨化法)或者磷酸铵盐与尿素热缩合法生产Ⅰ-APP，但大部分产品聚合度较低，仅作为液体肥料或者用于防火涂料和纤维制品的阻燃，在聚烯烃等材料的阻燃中应用较少。Ⅱ-APP其目前生产工艺大多以磷酸铵盐为原料和P₂O₅为缩合剂或者非P₂O₅为缩合剂如尿素、三聚氰胺等在氨气气氛存在下合成或者以其它构型APP为原料转变为Ⅱ型结构APP。近年来，以尿素、三聚氰胺等为缩合剂制备Ⅴ-APP也有所报道，但未工业化生产。

总之，目前主要制备聚磷酸铵的缩合剂主要为P₂O₅、尿素、三聚氰胺等，而以硫脲为缩合剂制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法尚未见此方面报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种以硫脲为缩合剂制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵的方法，采用硫脲以取代现有的缩合剂，其原料消耗少，且没有由于缩合剂自身发生反应生成杂质如缩二脲、三聚氰胺存在产品之中和三聚氰胺为缩合剂而言反应过程形成强腐蚀乳状液，严重腐蚀反应器。

为解决上述提出的问题所采用的解决方案为：一种以硫脲为缩合剂制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵的方法，包括有以下步骤：

(1)将磷酸二氢铵和硫脲混合均匀，加热使原料经过熔融、发泡、固化过程；

(2)粉碎，继续升温至并搅拌，不断用干空气置换反应产生的硫化物气体；

(3)继续加热，通入湿氨气，并不断进行搅拌，氨化使其晶型转化，得到产品，之后在相同的湿氨气气氛保护下降温至室温，粉粹、研磨得到结晶Ⅱ型聚磷酸铵。