一種多磷酸催化法合成結晶Ⅱ型聚磷酸銨的方法技術

本發明專利技術公開一種多磷酸催化法合成結晶Ⅱ型聚磷酸銨的方法。該法采用多磷酸作為反應催化劑，以五氧化二磷為原料，一步反應得到晶型穩定的結晶Ⅱ型聚磷酸銨。將五氧化二磷、磷酸一銨和三聚氰胺混合，混合均勻后加入聚合反應器中，同時加入反應催化劑多磷酸，在240℃～350℃，0.15～0.4MPa的氨氣及氮氣混合氣氛壓力下完成反應，得到結晶Ⅱ型聚磷酸銨產品。本發明專利技術一步法制備方法中采用的反應設備是具有強力破碎效果及密封承壓效果的連續化反應裝置。本發明專利技術具有容易操作，總反應時間短的優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術公開一種多磷酸催化法合成結晶Ⅱ型聚磷酸銨的方法，特別涉及一種磷系阻燃劑的合成方法。屬無機磷化工領域。
技術介紹
聚磷酸銨(以下簡稱APP)作為一種無鹵類的膨脹型阻燃劑，以其無毒、無味，不產生有毒氣體、性能優良的特點在阻燃材料行業的各個領域都得到了廣泛的應用。APP現有已知的晶型共有6種，分別為I型～VI型，但其中又只有I型，Ⅱ型以及V型為穩定的晶型。在現有已知的這些APP穩定晶型中，由于Ⅱ型具備比I型更好的耐水性、耐熱性以及穩定性，因此具有更廣泛的用途以及更好的阻燃應用性能。目前聚磷酸銨產品中應用較廣泛的I和Ⅱ型。但是I型APP容易發生吸濕現象。而Ⅱ型APP由于結構原因，不易發生吸濕現象，其聚合度也比I型APP高。Ⅰ型APP大多用于紙張、織物的阻燃及生產阻燃涂料；Ⅱ型聚磷酸銨吸收水分子比較困難，水溶性較低，不易產生吸濕現象，與有機聚合物的相溶性較好，適宜用于樹脂和模塑高分子物質材料的阻燃，作為阻燃劑具有更好的應用效果和更廣泛的應用范圍。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術不足，提出一種一種多磷酸催化法合成結晶Ⅱ型聚磷酸銨的方法，具有耗時短，易操作的結晶Ⅱ型聚磷酸銨制備方法。本專利技術技術方案采用下述順序的步驟予以實現：a以工業級五氧化二磷為原料，加入磷酸一銨和三聚氰胺中一種或兩種的混合物；b將步驟a中所述物料加入聚合反應器中，將物料混合均勻；c在步驟b所述的混合過程完成后，向聚合反應器中加入反應催化劑多磷酸；d聚合反應器在通保護氣氛的情況下，維持保護氣氛壓力，在240℃～350℃溫度內持續反應1～4個小時，完成反應；e物料冷卻出料，破碎，得到晶型穩定的結晶Ⅱ型聚磷酸銨產品。f步驟d中整個反應過程通氨氣及氮氣混合氣體作為保護氣氛，保護氣體分壓維持在0.15～0.4MPa，流量不超過3.0L/min。所述的所用反應催化劑多磷酸，H3PO4的濃度為95％～114％。所述的，一步反應得到結晶Ⅱ型聚磷酸銨產品。所述的多磷酸催化劑與五氧化二磷、磷酸一銨和三聚氰胺的混合料的重量比為：(0.1～0.2):1；所述的五氧化二磷、磷酸一銨和三聚氰胺三者的重量比為：(0.5～1):(1～1.5):(0.2～0.5)。；本專利技術具有以下有益效果：所合成的結晶Ⅱ型聚磷酸銨晶型穩定。由于反應催化劑多磷酸的加入，整個合成反應的總反應時間較短，起到了節約時間、能源，提高效率的作用，有利于大規模工業化生產的實施。整個制備過程的反應條件易于控制，有利于最終產品品質的穩定。附圖說明圖1為采用本技術制備的結晶Ⅱ型聚磷酸銨樣品X射線衍射圖譜。具體實施方式本專利技術所述的一種聚磷酸銨的合成方法將在下述實施例中加以詳細說明，但實施例不是對本專利技術的限定。應當指出的是以下實施實例僅為本專利技術眾多實施方式中優選出的一部分，對于本具體實施方式中未能提及的，以及本領域技術人員在不脫離本專利技術思路前提下做出改進的實施方式都應該視為在本專利技術的保護范圍之內。除非另有說明，本專利技術中所采用的比例關系為質量比。實施例1：以工業級五氧化二磷作為原料，加入磷酸一銨及三聚氰胺進行混合，工業級五氧化二磷與磷酸一銨、三聚氰胺的質量比為1：1：0.2，將三者混合均勻后加入聚合反應器中進行混合。同時向聚合反應器中加入反應催化劑多磷酸，濃度為110％。多磷酸與反應器中混合物的質量比為0.3:1。向聚合反應器中通入氨氣與氮氣的混合氣體，維持反應器內壓力在0.2～0.3MPa，反應器升溫至300℃，保持混合氣體分壓反應3個小時。反應結束后冷卻、出料、破碎，得到結晶Ⅱ型聚磷酸銨產品。整個反應過程氨分壓維持在0.2～0.3MPa，流量1.0L/min。實施例2：以工業級五氧化二磷作為原料，加入磷酸一銨及三聚氰胺進行混合，工業級五氧化二磷與磷酸一銨、三聚氰胺的質量比為1：1.2：0.3，將三者混合均勻后加入聚合反應器中進行混合。同時向聚合反應器中加入反應催化劑多磷酸，濃度為95％。多磷酸與反應器中混合物的質量比為0.5:1。向聚合反應器中通入氨氣與氮氣的混合氣體，維持反應器內壓力在0.3～0.4MPa，反應器升溫至320℃，保持混合氣體分壓反應2個小時。反應結束后冷卻、出料、破碎，得到結晶Ⅱ型聚磷酸銨產品。整個反應過程氨分壓維持在0.3～0.4MPa，流量0.8L/min。實施例3：以工業級五氧化二磷作為原料，加入磷酸一銨及三聚氰胺進行混合，工業級五氧化二磷與磷酸一銨、三聚氰胺的質量比為1：1.5：0.5，將三者混合均勻后加入聚合反應器中進行混合。同時向聚合反應器中加入反應催化劑多磷酸，濃度為105％。多磷酸與反應器中混合物的質量比為0.35:1。向聚合反應器中通入氨氣與氮氣的混合氣體，維持反應器內壓力在0.15～0.2MPa，反應器升溫至340℃，保持混合氣體分壓反應4個小時。反應結束后冷卻、出料、破碎，得到結晶Ⅱ型聚磷酸銨產品。整個反應過程氨分壓維持在0.15～0.2MPa，流量0.5L/min。實施例4：以工業級五氧化二磷作為原料，加入磷酸一銨及三聚氰胺進行混合，工業級五氧化二磷與磷酸一銨、三聚氰胺的質量比為0.5：1.5：0.5，將三者混合均勻后加入聚合反應器中進行混合。同時向聚合反應器中加入反應催化劑多磷酸，濃度為114％。多磷酸與反應器中混合物的質量比為0.5:1。向聚合反應器中通入氨氣與氮氣的混合氣體，維持反應器內壓力在0.3～0.4MPa，反應器升溫至350℃，保持混合氣體分壓反應2.5個小時。反應結束后冷卻、出料、破碎，得到結晶Ⅱ型聚磷酸銨產品。整個反應過程氨分壓維持在0.3～0.4MPa，流量0.8L/min。圖1為具體實施方式中實施例4，采用本技術制備的結晶Ⅱ型聚磷酸銨樣品X射線衍射圖譜。實施例5：以工業級五氧化二磷作為原料，加入磷酸一銨及三聚氰胺進行混合，工業級五氧化二磷與磷酸一銨、三聚氰胺的質量比為0.5：1.0：0.2，將三者混合均勻后加入聚合反應器中進行混合。同時向聚合反應器中加入反應催化劑多磷酸，濃度為100％。多磷酸與反應器中混合物的質量比為0.4:1。向聚合反應器中通入氨氣與氮氣的混合氣體，維持反應器內壓力在0.2～0.3MPa，反應器升溫至350℃，保持混合氣體分壓反應1個小時。反應結束后冷卻、出料、破碎，得到結晶Ⅱ型聚磷酸銨產品。整本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多磷酸催化法合成結晶Ⅱ型聚磷酸銨的方法，其特征在于包括以下步驟：a以五氧化二磷、磷酸一銨和三聚氰胺中一種或兩種的混合物為原料，在聚合反應器中加入多磷酸反應催化劑；b在聚合反應過程通入氨氣或氮氣保護氣，控制聚合反應溫度為240℃～350℃，反應壓力為0.15～0.4MPa，反應時間1～4個小時；d反應物料經過冷卻，破碎，得到晶型穩定的結晶Ⅱ型聚磷酸銨產品。

【技術特征摘要】
1.一種多磷酸催化法合成結晶Ⅱ型聚磷酸銨的方法，其特征在
于包括以下步驟：
a以五氧化二磷、磷酸一銨和三聚氰胺中一種或兩種的混合物為
原料，在聚合反應器中加入多磷酸反應催化劑；
b在聚合反應過程通入氨氣或氮氣保護氣，控制聚合反應溫度為
240℃～350℃，反應壓力為0.15～0.4MPa，反應時間1～4個小時；
d反應物料經過冷卻，破碎，得到晶型穩定的結晶Ⅱ型聚磷酸銨
產品。
2.根據權利要求1所述的多磷酸催化法合成結晶...

【專利技術屬性】
技術研發人員：古思廉，劉晨曦，李云東，馬航，
申請(專利權)人：云南省化工研究院，
類型：發明
國別省市：云南;53