聚磷酸铵的制备方法

背景及概述^[1]

聚磷酸铵简称APP，是一种含氮磷酸盐，为白色粉末。聚磷酸铵按其聚合度大小，可分为低聚、中聚、高聚三种。聚合度越大，水溶性越小。按其结构可分为结晶型和无定形型。结晶态聚磷酸铵为水不溶性和长链状聚磷酸盐。有I到V型五种变体。其中高聚合度结晶II型聚磷酸铵由于水不溶性好，分解温度高，和高分子材料相溶性好，在高分子材料领域的使用有着显著优势。与含卤阻燃剂相比，结晶II型聚磷酸铵具有低毒、低烟、无机的特点，是一种新型的高效无机阻燃剂。

制备^[1-3]

报道一、

一种直接以I型聚磷酸铵为原料制备结晶II型聚磷酸铵的方法如下：

原料为：平均聚合度为30的I型聚磷酸铵5kg，缩合剂50g；所述缩合剂由磷酸二氢氨和尿素组成，磷酸二氢氨32.86(0.286mol)，尿素17.14g(0.286mol)，I型聚磷酸铵和尿素的粒径＞150μm，磷酸二氢氨的粒径＜150μm。

工艺步骤依次如下：

(1)将I型聚磷酸铵和尿素加入粉碎筛分机1粉碎至≤150μm(过100目 筛)，然后将粉碎后的I型聚磷酸铵和尿素及磷酸二氢氨加入混合槽2混合均匀后放入料储槽3；

(2)将料储槽3中的I型聚磷酸铵、尿素和磷酸二氢氨的混合物料加入微波管式炉反应器4并启动该反应器的搅拌机构和微波加热机构，搅拌速度设置为20转/分钟。在搅拌下以2.5℃/min的加热速度将I型聚磷酸铵、尿素和磷酸二氢氨的混合物料用微波加热至100℃，当到达100℃时，向微波管式炉反应器内通入气氨，气氨的通入量以维持反应过程中微波管式炉反应器内的氨分压在0.085Mpa为限；

(3)继续在搅拌下以3.0℃/min的加热速度将I型聚磷酸铵、尿素和磷酸二氢氨的混合物料用微波加热至170℃并在搅拌下于170℃保温2.5小时，保温时间届满后，继续在搅拌下以3.0℃/min的加热速度将I型聚磷酸铵、尿素和磷酸二氢氨的混合物料用微波加热至280℃并在搅拌下于280℃保温2.5小时，然后降温冷却反应产物，当反应产物的温度降至100℃时，关闭气氨，继续冷却至室温，即获结晶II型聚磷酸铵；

(4)将所获II型聚磷酸铵用第二粉碎筛分机5粉碎至所需粒径，然后用包装机6包装。

本方法所制备的结晶II型聚磷酸铵，用X射线衍射仪进行分析，纯度高于99％，采用核磁共振法分析，平均聚合度1127，采用热重法分析测量，热分解温度大于281℃。

报道二、

一种具有交联反应活性基团的聚磷酸铵的制备方法，步骤如下：

(1)硅溶胶包覆聚磷酸铵：将100g聚磷酸铵与400ml乙醇加入反应容器中混合混合搅拌分散，随后，将25g硅溶胶滴加至反应体系中，在20℃温度下，混合搅拌8h后，过滤、乙醇溶剂洗涤处理。

(2)硅烷偶联剂处理聚磷酸铵：将步骤(1)硅溶胶包覆后的100g聚磷酸铵与400ml乙醇加入反应容器中混合搅拌分散，随后，采用滴加的方式加入5g硅烷偶联剂KH-550对聚磷酸铵表面进行接枝改性，并同时滴加2.37g使用20ml乙醇分散的氨水水解硅烷偶联剂，在80℃下反应2h后，将混合液过滤，洗涤，烘干获得包覆后的聚磷酸铵。

报道三、

一种耐水性优良的密胺树脂包覆聚磷酸铵的制备方法，通过以下步骤实现：

步骤一、聚磷酸铵的前处理﹕按无水甲醇与十二烷基苯磺酸钠活性剂的质 量比为25﹕1的比例，将无水甲醇与十二烷基苯磺酸钠活性剂混合均匀，得前 处理溶液，将前处理溶液加入到具有加热搅拌功能的反应釜中；将聚磷酸铵加 入前处理溶液中，在35～55℃的反应温度下，搅拌反应20分钟，得到前处理聚 磷酸铵固液混合物，其中，聚磷酸铵的加入量为前处理溶液质量的50%；

步骤二、包覆处理液的制备﹕a、按照工业级三聚氰胺、37%（质量）甲醛 溶液和水的质量比依次为1:2:45的比例，将三聚氰胺、甲醛溶液和水混合得混 合液，调节混合液的pH值至8.5～9.0，然后在80℃的温度下，持续搅拌反应 60分钟，得到密胺树脂溶液；b、将a步骤得到的密胺树脂溶液冷却至40～65 ℃后，再向其中加入调理剂，保温搅拌反应30min，得包覆处理液；其中，调理 剂的加入量为密胺树脂溶液中三聚氰胺质量的0.5%，调理剂由质量比依次为 1:2:2的尿素、聚乙烯醇和间苯二酚配制而成；

步骤三、按步骤一得到的前处理聚磷酸铵固液混合物与步骤二得到的包覆 处理液的质量比为1﹕2.5的比例，将前处理聚磷酸铵固液混合物与包覆处理液 混合均匀得混合液，再向混合液中加入包覆处理液质量10%引发剂（引发剂是 90%（质量分数）磷酸与乙醇按质量比1:1的混合物），得包覆体系，调节包覆 体系的pH值至5.0～5.5，然后在70℃的温度下反应120分钟，得反应体系， 再将反应体系抽滤得到湿物料，再将湿物料在110℃的温度下干燥60分钟，得 到密胺树脂包覆聚磷酸铵，完成密胺树脂包覆聚磷酸铵的制备方法。

参考文献

[1] [中国发明,中国发明授权] CN200910216632.0 一种结晶Ⅱ型聚磷酸铵的制备方法

[2] [中国发明,中国发明授权] CN201810069765.9 一种具有交联反应活性基团的聚磷酸铵的制备方法

[3] [中国发明,中国发明授权] CN201310742828.X 一种耐水性优良的密胺树脂包覆聚磷酸铵的制备方法