聚磷酸铵合成方法和应用进展.pdf

第40卷 第2期 化 工 技 术 与 开 发 、 1．40 No．2 2011年 2月 Technology＆ DevelopmentofChemicalIndustry Feb．2011 聚磷酸铵的合成方法及应用进展 李敏，刘兴勇，王涛，陈虹 (四川理工学院材料与化学工程学院，四川 自贡 643000) 摘 要：聚磷酸铵是一种高效无机无卤磷系阻燃剂，是膨胀型阻燃剂的主要成分之一。本文就聚磷酸铵的合成方法及其 应用进行了介绍。 关键词：聚磷酸铵；阻燃剂；合成方法；应用进展 中图分类号：TQ126．35 文献标识码：A 文章编号：1670—9905(2011)02．0024-04 聚磷酸铵(ammoniumpolyphosphate，APP)是 温 中和法 ，P2O5-NH3一H2O 高温气 相反应 法， 一 种重要的无 卤磷系阻燃剂 l【-4]，其分子 中同时含 NH4H2PO4和 CO(N]--12)2缩合法，~ -I2P04和 ~-,I3 有磷、氮 2种元素，在阻燃过程中磷、氮具有协同 缩合法以及 H3Po4和NH3缩合法等。根据聚磷酸铵 阻燃效应，因而阻燃效果优于单含磷阻燃剂或单含 不同的用途合成的方法也不一样。 氮阻燃剂[51。APP通式为 (NI-h)+2PnO3n+1，外观 1．1 磷酸和尿素缩合法 呈白色粉末状，其中聚合度N在 1020之间为水溶 这种合成方法是将磷酸和尿素 以一定比例混 性，称为短链 APP；N大于 20为水难溶性的长链 合，加热搅拌后，得到澄清透 明的液体再将这种液 App[61。N 的高低是影响APP性能的主要因素。国 体加热，经发泡、聚合和固化 3个阶段即可得到白 外常见 APP 的 N 可达几百甚至上千，如德 国 色干燥固体，冷却后得到成品。 Hoeehst的 Exolit422，N 700。目前我国生产的 李茂林等t91以85％的磷酸和尿素为原料探究了 APP的N多数在 40左右L7J，高聚合度的APP主要 聚磷酸铵生产的最佳工艺条件 ，合成的产品聚合度 依靠进 口。 为 170，结果表明反应温度 220℃，反应时间3h， APP作为膨胀型阻燃剂的基础材料被广泛应 n(H3FO4)(以P205计85％)：刀 [CO(NH2)2]=1：1．8 用于阻燃领域，随着全球阻燃剂朝无 卤化方向发 为最佳工艺条件。 展，以APP为主要原料的膨胀型阻燃剂成为研究开 张长水等 l【o】以正交实验法探讨了用磷酸和尿 发的热点。APP有 6种 晶型，通常用到的是 I．型和 素为原料合成聚磷酸铵时，原料配比、反应温度、 II．型结构，其中I一型晶体具有不规则外表面，由于 聚合时间等因素对产品聚合度的影响。实验结果表 I型晶体太小，晶胞参数难以确定；II．型具有规则 明，较优工艺条件为：尿素与磷酸的摩尔配比为 的外表面，它们均属正交(斜方)晶系，晶胞参数为： 1．7：1，预聚合温度 180℃，固化温度240℃，固化 a=0．4256nrn，b=0．6475nm，c=1．204nmt1。国 内所 时间为 160min，产品外观为白色固体，平均聚合度 报道的合成的APP的聚合度都相对较低并以I型 为34，溶解度为0．98g·(100g水1～。 聚磷酸铵居多，然而真正需求较大的是聚合度高的 I．2 磷酸法 Ⅱ．型聚磷酸铵。 这种合成方法要求磷酸以沸腾状态进入反应 器 ，通入氨后使氨气与五氧化二磷的摩尔