[发明专利]一种低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法

说明书

本发明公开了一种低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法，该方法以五氧化二磷和聚磷酸为原料，将聚磷酸预热后与五氧化二磷同时加入到反应器中，通入压力为常压～0.5MPa氨气，流量20～200L/(h•kg)反应1～4小时，后调节氨气流量后再继续反应1～3小时，所得物料经冷却、粉碎，得到低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵；本发明的优点是采用五氧化二磷和聚磷酸为原料，一步合成获得低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵产品，合成出的聚磷酸铵聚合度高达1700～2600，热分解温度大于285℃，在水中的溶解度小于0.3g/100mL。

技术领域

本发明涉及磷系阻燃剂制备技术领域，具体涉及一种低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法。

技术背景

聚磷酸铵 （又称APP）是一种高效、低毒、价廉的无机阻燃剂，由于含磷、氮量高，抗吸湿性强，热稳定性好，比重小，分散性能优良，产品接近中性，可单独或与其它阻燃剂复配使用。

聚磷酸铵一共有6种晶型，其中Ⅰ和Ⅱ型是最常见的两种产品。Ⅰ型聚磷酸铵是链形结构，聚合度低、表面粗糙不规则、水溶性大、易吸潮、热稳定性差，只能用于普通防火涂料、纤维、木材和纸张等的阻燃。Ⅱ型聚磷酸铵属正交（斜方）晶系，聚合度高、表面光滑紧凑、不易吸潮、阻燃效能强、与被添加的材料相容性好，被广泛用于涂料、塑料、纸张、木材等的防火阻燃，也可作为干粉灭火器用于森林、煤田等的大面积灭火。

关于结晶Ⅱ型聚磷酸铵的合成方法近年来有很多报道，也公开了许多专利。

发明专利申请CN1629070A，选用等摩尔的五氧化二磷和磷酸氢二铵在150～350℃温度下，添加硫酸铵、三聚氰胺或碳酸氢铵为缩合剂，在氨气气氛下经混合、熔融、结晶、粉碎制得结晶Ⅱ型聚磷酸铵。该方法的缺点是聚合度较低，难于获得高纯的Ⅱ型聚磷酸铵产品。

发明专利申请CN102190291是以结晶Ⅰ型聚磷酸铵为原料，加入部分Ⅱ型聚磷酸铵作为晶种，在氨气气氛下加热反应数小时后转化制得Ⅱ型APP。

发明专利申请CN101717080A是将1%～1.25%的缩合剂加入到Ⅰ型APP中混合均匀后投入带搅拌的微波管式反应器内加热聚合，通入氨气，在170～190℃反应1～2.5 h，再升至280～330℃反应1.5～2.5 h，其后降温至100℃停止通氨，出料冷却、粉碎，得到聚合度1000～1200、纯度≥99％的Ⅱ型APP。

发明专利申请CN102190291、CN101717080A均是以Ⅰ型聚磷酸铵为基本原料，经转化再制得Ⅱ型聚磷酸铵，流程长，生产成本高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种以聚磷酸与五氧化二磷为原料制备低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵的方法。

为实现本发明目的，采用如下技术方案：

（1）将聚磷酸升温至100～200℃；

（2）按比例将五氧化二磷和聚磷酸送入240～360℃的反应器中；

（3）向反应器通入氨气，每公斤反应物料对应氨气的小时流量为20～200 L/(h•kg)，搅拌条件下反应1～4小时；

（4）调节氨气流量为10～70 L/(h•kg)，继续反应1～3小时；

（5）冷却出料，粉碎，得到低水溶性结晶Ⅱ型聚磷酸铵。

上述步骤（1）所述的聚磷酸为正磷酸含量为100%～125%（以100%H₃PO₄计）。

上述步骤（1）中五氧化二磷与聚磷酸的质量比为1:1～5。

上述步骤（2）中所述的反应器为捏合机。

上述步骤（3）中反应压力为常压～0.5MPa，反应时间1～4小时。