專利名稱：一種晶型轉化法制備結晶Ⅱ型聚磷酸銨的方法
一種晶型轉化法制備結晶11型聚磷酸銨的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及聚磷酸銨制備技術領域，具體地說，是一種晶型轉化法制備結晶II型聚磷酸銨的方法。
技術背景高聚合度結晶II型聚磷酸銨同時含磷、氮兩種元素，它無毒、環(huán)保，無融滴，是一種非常有效的無鹵型阻燃劑，廣泛應用于聚烯烴、聚氨酯、聚酰胺等工程塑料材料的阻燃。結晶II型聚磷酸銨主要有三種合成方法，一種是五氧化二磷技術路線，以五氧化二磷和磷酸氫二銨為原料，同時添加尿素、三聚氰胺、硫酸銨等為縮合劑，在特定的氨氣氣氛下，在捏合機中反應制得結晶II型聚磷酸銨；另一種是利用磷酸氫二銨為主要原料，加入特定的縮合劑，通過對氨氣氣氛的控制，合成結晶II型聚磷酸銨；還有一種是晶型轉換法，利用結晶I型聚磷酸銨為原料，通過對反應條件的控制，使結晶I型聚磷酸銨轉化成結晶II型聚磷酸銨。如發(fā)明專利公開CN1^9070A，選用等摩爾的五氧化二磷和磷酸氫二銨在 150-350°C溫度下，添加硫酸銨、三聚氰胺或碳酸氫銨為縮合劑，在氨氣氣氛下經(jīng)混合、熔融、結晶、粉碎制得結晶II型聚磷酸銨。以五氧化二磷法為原料的生產(chǎn)方法，由于五氧化二磷化學活性十分活潑，與水或有機物接觸后釋放出大量的熱，對安全操作及工人人身安全都存在隱患，所以開發(fā)非五氧化二磷原料路線的生產(chǎn)方法十分必要。并且生產(chǎn)五氧化二磷的原料是黃磷，黃磷是源于熱法磷酸路線，生產(chǎn)過程能耗高、污染大，不符合我國節(jié)能減排及環(huán)境保護的要求。發(fā)明專利CN101717080A提出了一種利用晶型轉化方法制備結晶II型聚磷酸銨的方法，結晶I型聚磷酸銨和縮合劑混勻后放入反應器，用微波加熱到100°c后開始通入氨氣，加熱到170-190°c后，保溫反應1-2. 5小時，然后升溫到280-330°C，在攪拌的情況下保溫反應2-2. 5小時，然后降溫冷卻反應產(chǎn)物，100°C后停止通氨氣，繼續(xù)冷卻，冷卻到室溫， 得到結晶II型聚磷酸銨。本發(fā)明提供了另外一種晶型轉化法合成結晶II型聚磷酸銨，通過加入一定的結晶II型聚磷酸銨作為晶種以及水份，進行晶型誘導，并通過對條件控制，使得結晶I型聚磷酸銨轉化成結晶II型聚磷酸銨。
發(fā)明內容本發(fā)明目的在于克服五氧化二磷原料路線的不足，以結晶I型聚磷酸銨為原料， 加入晶種及水進行晶型誘導，通過晶型轉化法制備結晶II型聚磷酸銨。本發(fā)明的實施方法是將一定質量的結晶I型聚磷酸銨常溫下加入到反應釜中，升溫到150-200°C后，加入一定質量的結晶II型聚磷酸銨作為晶種，并加入一定質量的水，繼續(xù)升溫到280-350°C， 保溫反應1. 5-3小時后開始通入氨氣，繼續(xù)保溫反應2小時，經(jīng)粉碎，冷卻，得到結晶II型聚磷酸銨。本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的，其具體步驟為(1)在反應器中加入結晶I型聚磷酸銨，升溫到150-200°c后，加入結晶I型聚磷酸銨質量分數(shù)1 %-20%的結晶II型聚磷酸銨作為晶種，然后再加入水，加入水的質量為結晶I型聚磷酸銨質量分數(shù)的-5% ；(2)繼續(xù)升溫到280-350°C，升溫速率維持在3_5°C /min,達到所述溫度后，保溫反應1. 5-3小時；(3)保溫結束后，通入氨氣，氨氣流量5-20m3/h，反應1_3小時；(4)冷卻出料，粉碎，得到結晶II型聚磷酸銨。采用X射線衍射，對得到的聚磷酸銨晶型進行檢測，所用的儀器為D/MAX2550VB/ PC型轉靶X射線多晶衍射儀CuK檢測。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的積極效果是本發(fā)明是以結晶I型聚磷酸銨為主要的原料，在體系中加入結晶II型聚磷酸銨作為晶種及部分水，通過晶型轉化法制備出結晶II型聚磷酸銨。本發(fā)明所述的制備結晶II 型聚磷酸銨的方法，安全、簡單、易實現(xiàn)，對反應設備無腐蝕，得到產(chǎn)品晶型穩(wěn)定。
圖1是本發(fā)明制備的結晶II型聚磷酸銨的XRD與國內JLS企業(yè)生產(chǎn)的結晶II型聚磷酸銨的XRD圖譜比較。
具體實施方式
以下提供本發(fā)明制備結晶II型聚磷酸銨的方法的具體實施方式
。實施例1在反應器中加入80kg的結晶I型聚磷酸銨，物料加熱到165°C后，向體系中加入 8kg結晶II型聚磷酸銨及0. 8kg水，繼續(xù)加熱到295°C后，保溫反應2h，然后通入流量為 7m3/h的氨氣，保溫反應兩個小時后，冷卻出料、粉碎，得到結晶II型聚磷酸銨。實施例2在反應器中加入80kg的結晶I型聚磷酸銨，物料加熱到170°C后，向體系中加入 6kg結晶II型聚磷酸銨及4kg水，繼續(xù)加熱到325°C后，保溫反應1. ，通入流量為10m3/h 的氨氣，保溫反應2. 5小時，冷卻出料、粉碎，得到結晶II型聚磷酸銨。實施例3在反應器中加入80kg的結晶I型聚磷酸銨，物料加熱到175°C后，向體系中加入 IOkg結晶II型聚磷酸銨及2kg水，繼續(xù)加熱到325°C后，保溫反應2. 5h，然后通入流量為 16m3/h的氨氣，保溫反應1小時，冷卻出料、粉碎，得到結晶II型聚磷酸銨。實施例4在反應器中加入80kg的結晶I型聚磷酸銨，物料加熱到187°C后，向體系中加入 3kg結晶II型聚磷酸銨及2. 5kg水，繼續(xù)加熱到345°C后，保溫反應1. 5h，然后通入流量為 20m3/h的氨氣，保溫反應1. 5小時，冷卻出料、粉碎，得到結晶II型聚磷酸銨。實施例5
在反應器中加入80kg的結晶I型聚磷酸銨，物料加熱到200°C后，向體系中加入 1. 5kg結晶II型聚磷酸銨及3kg水，繼續(xù)加熱到345°C后，保溫反應3h，然后通入流量為 6m3/h的氨氣，保溫反應2小時后，冷卻出料、粉碎，得到結晶II型聚磷酸銨。實施例6在反應器中加入80kg的結晶I型聚磷酸銨，物料加熱到155°C后，向體系中加入 6kg結晶II型聚磷酸銨及4kg水，繼續(xù)加熱到320°C后，保溫反應池，然后通入流量為6m3/ h的氨氣，保溫反應3小時后，冷卻出料、粉碎，得到結晶II型聚磷酸銨。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
1.一種晶型轉化法制備結晶II型聚磷酸銨的方法，其特征在于，具體步驟為將一定質量結晶I型聚磷酸升溫到150-200°c后，加入結晶II型聚磷酸銨作為晶種， 并加入一定質量的水，繼續(xù)升溫到^0-350°C，反應1. 5-3小時后，開始通入氨氣，保溫反應 1-3小時后，經(jīng)冷卻，粉碎，得到結晶II型聚磷酸銨。
2.如權利要求書1所述的一種晶型轉化法制備結晶II型聚磷酸銨的方法，其特征在于，所加入結晶II型聚磷酸銨的質量為結晶I型聚磷酸銨質量的-20%。
3.如權利要求書1所述的一種晶型轉化法制備結晶II型聚磷酸銨的方法，其特征在于，所加入水的質量為加入結晶I型聚磷酸銨質量的_5%。
4.如權利要求書1所述的一種晶型轉化法制備結晶II型聚磷酸銨的方法，其特征在于，物料繼續(xù)升溫到280-350°C的過程中的升溫速率為3. 0-5. 0°C /min。
5.如權利要求書1所述的一種晶型轉化法制備結晶II型聚磷酸銨的方法，其特征在于，后期通入氨氣的流量為5-20m3/h。
全文摘要
一種晶型轉化法制備結晶II型聚磷酸銨的方法，具體步驟為將一定質量結晶I型聚磷酸銨升溫到150-200℃后，加入結晶II型聚磷酸銨作為晶種，并加入一定質量的水，繼續(xù)升溫到280-350℃，反應1.5-3小時后開始通入氨氣，保溫反應1-3小時后，經(jīng)冷卻，粉碎，即得到結晶II型聚磷酸銨。該生產(chǎn)方法安全、簡單、易實現(xiàn)，并且對反應設備無腐蝕，得到產(chǎn)品晶型穩(wěn)定。
文檔編號C01B25/28GK102190291SQ20111006979
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權日2011年3月22日
發(fā)明者于建國, 劉夠生, 張倩, 王林林, 陳文彥, 魏煒 申請人:華東理工大學