結(jié)晶Ⅴ型聚磷酸銨的兩段式生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，公開了一種結(jié)晶Ⅴ型聚磷酸銨的兩段式生產(chǎn)方法。該法采用五氧化二磷為原料，經(jīng)過兩段反應(yīng)得到晶型穩(wěn)定的結(jié)晶Ⅴ型聚磷酸銨。一段反應(yīng)，五氧化二磷加入尿素和三聚氰胺中一種或兩種的混合物，將原料混合均勻后經(jīng)過聚合反應(yīng)器中氨氣氛保護(hù)下，160℃～240℃的反應(yīng)，以及帶攪拌裝置的壓力反應(yīng)釜中240℃～330℃的反應(yīng)聚合后，得到晶型穩(wěn)定的結(jié)晶Ⅴ型聚磷酸銨產(chǎn)品。本發(fā)明所采用的兩段式工藝流程，后反應(yīng)過程中的逸出氣體作為前反應(yīng)體系的保護(hù)氣體，具有減少尾氣排放，改善生產(chǎn)環(huán)境，降低成本的優(yōu)點。
【專利說明】結(jié)晶V型聚磷酸銨的兩段式生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，特別涉及反應(yīng)過程短，步驟簡單合成晶型單一的結(jié)晶V型聚磷酸銨的兩段式生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]聚磷酸銨(簡稱APP)是近幾十年迅速發(fā)展起來的一種無機無鹵環(huán)保型阻燃劑，具有阻燃效果好、熱穩(wěn)定性好、環(huán)境友好的優(yōu)點，作為膨脹型阻燃劑(IFR)的主要成分之一，被廣泛地應(yīng)用于阻燃領(lǐng)域。
[0003]聚磷酸銨按其結(jié)構(gòu)可分為結(jié)晶型和無定形型。結(jié)晶態(tài)聚磷酸銨為水不溶性的長鏈狀聚磷酸鹽。目前已知的聚磷酸銨結(jié)晶型態(tài)共有六種，分別為1、I1、II1、IV、V、VI型，其中結(jié)晶I型晶粒外觀呈多孔性顆粒狀，表面具有不規(guī)則結(jié)構(gòu)，是線形結(jié)構(gòu)縮聚物；結(jié)晶II型具有規(guī)則的外表面，切外表面均屬正交(斜方)晶系，晶體結(jié)構(gòu)緊密，顆粒表面圓滑，為長支鏈縮聚物，同時存在若干交聯(lián)結(jié)構(gòu)。在上述這些已知的聚磷酸銨晶型當(dāng)中，結(jié)晶I型、II型和V型為穩(wěn)定晶型，III型、IV型都為熱力學(xué)區(qū)間不穩(wěn)定的中間體晶型，VI型的結(jié)構(gòu)是在V型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的變型。
[0004]在聚磷酸銨的穩(wěn)定晶型中，結(jié)晶I型由于水溶性高多用于防火涂料；II型、V型比I型穩(wěn)定，難溶于水。目前用于塑料材料阻燃的多為結(jié)晶II型的聚磷酸銨，但就使用效果而言，V型聚磷酸銨阻燃改性的塑料材料較II型的材料有更高的氧指數(shù)，且結(jié)晶V型的網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)更有利于其與高分子材料之間的結(jié)合，因此阻燃性能更好。
[0005]結(jié)晶V型聚磷酸銨的研制研究始于20世紀(jì)70年代，在以往的研究中，結(jié)晶V型聚磷酸銨的制備條件僅為實驗室研究，無法有效地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。而目前國內(nèi)量產(chǎn)的聚磷酸銨產(chǎn)品幾乎都是結(jié)晶I型和II型的產(chǎn)品。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供具有生產(chǎn)控制方便，產(chǎn)率高，能耗低，有利于實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)優(yōu)點的結(jié)晶V型聚磷酸銨的生產(chǎn)方法。
[0007]本發(fā)明所述的結(jié)晶V型聚磷酸銨的兩段式生產(chǎn)方法，目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)。該技術(shù)方案采用下述順序的步驟:
a以工業(yè)級五氧化二磷為原料，加入尿素和三聚氰胺中一種或兩種的混合物，將原料均勻混合；
b將步驟a中所得混合物料加入聚合反應(yīng)器中。
[0008]C在步驟b中提到的聚合反應(yīng)器中，在氨氣氛保護(hù)下，160°C?240°C的溫度下持續(xù)反應(yīng)3?60分鐘；
d將步驟c中所得物料，繼續(xù)在帶攪拌裝置的壓力反應(yīng)釜中，并在氨氣氛下維持240°C?330°C，反應(yīng)I?3個小時，得到結(jié)晶V型聚磷酸銨產(chǎn)品；
e步驟c和步驟d反應(yīng)維持氨分壓在0.05?0.15MPa，流量不超過3.0L/min。
[0009]所述的工藝流程為兩段式生產(chǎn)，二段反應(yīng)過程中的反應(yīng)逸出氣體將作為一段反應(yīng)過程中的保護(hù)氣氛加以利用。
[0010]所述的五氧化二磷，尿素，三聚氰胺三者的重量比為:1: (0.3?0.8): (0.02?0.5)。
[0011]所述的五氧化二磷和尿素二者的重量比為:1: (0.3?0.8)。
[0012]所述的五氧化二磷和三聚氰胺二者的重量比為:1: (0.1?0.5)。
[0013]本發(fā)明開創(chuàng)性地提出以五氧化二磷，尿素和三聚氰胺為原料，通過逸出氣體回用的兩段式反應(yīng)制備出晶型穩(wěn)定的結(jié)晶V型聚磷酸銨產(chǎn)品。
[0014]本發(fā)明具有以下有益效果:所合成的結(jié)晶V型聚磷酸銨晶型穩(wěn)定。采用五氧化二磷為原料，帶入系統(tǒng)的雜質(zhì)量少，縮短了反應(yīng)時間，利于獲得結(jié)晶型的聚磷酸銨產(chǎn)品；制備過程反應(yīng)用氣量較小，后反應(yīng)過程中的逸出氣體作為前反應(yīng)體系的保護(hù)氣體，減少了尾氣排放，降低了能耗；改善了生產(chǎn)環(huán)境，起到了節(jié)省時間、節(jié)約能源，降低成本，提高效率的作用。
[0015]

【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明結(jié)晶V型聚磷酸銨的兩段式生產(chǎn)方法工藝流程簡圖。
[0016]圖2為本發(fā)明實施例4所合成樣品X射線衍射圖譜。

【具體實施方式】
[0017]通過下面給出的本發(fā)明的具體實施例，可以進(jìn)一步清楚地了解本發(fā)明，但它們不是對本發(fā)明的限定。應(yīng)當(dāng)指出的是以下實施實例僅為本發(fā)明眾多實施方式中優(yōu)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(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明思路前提下做出改進(jìn)的實施方式都應(yīng)該視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0018]除非另有說明，本發(fā)明中所采用的比例關(guān)系為質(zhì)量比。
[0019]實施例1
以工業(yè)級五氧化二磷作為原料，加入尿素進(jìn)行混合，工業(yè)級五氧化二磷與尿素的質(zhì)量比為1:0.3，將二者混合均勻后加入聚合反應(yīng)器中，在220°C?240°C的溫度下持續(xù)反應(yīng)3分鐘后，將物料轉(zhuǎn)入帶攪拌裝置的壓力反應(yīng)釜中，升溫至240°C，反應(yīng)3個小時，得到結(jié)晶V型聚磷酸銨產(chǎn)品。整個反應(yīng)過程氨分壓維持在0.05MPa,流量0.5L/min。
[0020]實施例2
以工業(yè)級五氧化二磷作為原料，加入尿素進(jìn)行混合，工業(yè)級五氧化二磷與尿素的質(zhì)量比為1:0.4，將二者混合均勻后加入聚合反應(yīng)器中，在160°C?180°C的溫度下持續(xù)反應(yīng)60分鐘后，將物料轉(zhuǎn)入帶攪拌裝置的壓力反應(yīng)釜中，升溫至280°C，反應(yīng)2個小時，得到結(jié)晶V型聚磷酸銨產(chǎn)品。整個反應(yīng)過程氨分壓維持在0.08MPa,流量0.3L/min。
[0021]實施例3
以工業(yè)級五氧化二磷作為原料，加入尿素及三聚氰胺進(jìn)行混合，工業(yè)級五氧化二磷、尿素與三聚氰胺的質(zhì)量比為1:0.4:0.05，將三者混合均勻后加入聚合反應(yīng)器中，在180°C?200°C的溫度下持續(xù)反應(yīng)30分鐘后，將物料轉(zhuǎn)入帶攪拌裝置的壓力反應(yīng)釜中，升溫至280°C，反應(yīng)2個小時，得到結(jié)晶V型聚磷酸銨產(chǎn)品。整個反應(yīng)過程氨分壓維持在0.1MPa，流量 0.2L/min。
[0022]實施例4
以工業(yè)級五氧化二磷作為原料，加入尿素及三聚氰胺進(jìn)行混合，工業(yè)級五氧化二磷、尿素與三聚氰胺的質(zhì)量比為1:0.3:0.08，將三者混合均勻后加入聚合反應(yīng)器中，在180°C?200°C的溫度下持續(xù)反應(yīng)15分鐘后，將物料轉(zhuǎn)入帶攪拌裝置的壓力反應(yīng)釜中，升溫至300°C，反應(yīng)1.5個小時，得到結(jié)晶V型聚磷酸銨產(chǎn)品。整個反應(yīng)過程氨分壓維持在0.15MPa，流量不超過 1.0 L/min。
[0023]實施例5
以工業(yè)級五氧化二磷作為原料，加入尿素及三聚氰胺進(jìn)行混合，工業(yè)級五氧化二磷、尿素與三聚氰胺的質(zhì)量比為1:0.7:0.05，將三者混合均勻后加入聚合反應(yīng)器中，在200°C?220°C的溫度下持續(xù)反應(yīng)10分鐘后，將物料轉(zhuǎn)入帶攪拌裝置的壓力反應(yīng)釜中，升溫至310°C，反應(yīng)I個小時，得到結(jié)晶V型聚磷酸銨產(chǎn)品。整個反應(yīng)過程氨分壓維持在0.1MPa，流量 0.8L/min。
【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)晶V型聚磷酸銨的生產(chǎn)方法，其特征在于，該方法以下述的順序步驟進(jìn)行: a以工業(yè)級五氧化二磷為原料，加入尿素和三聚氰胺中一種或兩種的混合物； b將步驟a中所得混合物料加入聚合反應(yīng)器中； c物料在步驟b中提到的聚合反應(yīng)器中，在氨氣氛保護(hù)下，160°C?240°C的溫度下持續(xù)反應(yīng)3?60分鐘； d將步驟c中所得物料，繼續(xù)在帶攪拌裝置的壓力反應(yīng)釜中，并在氨氣氛下維持240°C?330°C，反應(yīng)I?3個小時，得到結(jié)晶V型聚磷酸銨產(chǎn)品； e步驟c和步驟d反應(yīng)維持氨分壓在0.05?0.15MPa，流量不超過3.0L/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶V型聚磷酸銨的兩段式生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟a加入尿素和三聚氰胺，五氧化二磷、尿素、三聚氰胺三者的重量比為:1: (0.3?0.8): (0.02?0.5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶V型聚磷酸銨的制備方法，其特征在于，步驟a僅加入尿素，則五氧化二磷，尿素兩者的重量比為:1: (0.3?0.8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶V型聚磷酸銨的制備方法，其特征在于，步驟a僅加入三聚氰胺，則五氧化二磷，三聚氰胺兩者的重量比為:1: (0.1?0.5)。
【文檔編號】C01B25/40GK104355298SQ201410547887
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】劉晨曦, 古思廉, 梁雪松, 李云東 申請人:云南省化工研究院