高聚合度_型聚磷酸铵的合成

高聚合度_型聚磷酸铵的合成
高聚合度_型聚磷酸铵的合成

 2005年第13卷合成化学

Vol .13,2005 第6期,610~613Chinese Journal of Synthetic Che m istry No .6,610~613

 

?研究简报?

高聚合度Ⅱ2型聚磷酸铵的合成

3

傅 亚1

,陈君和2

,贾 云1

,郭莉平

1

(1.重庆科技学院化学与生物工程学院,重庆 40000;2.中国科学院成都有机化学研究所,四川成都 610041)

摘要:用聚合反应-热处理两段工艺合成了高聚合度的聚磷酸铵(APP )阻燃材料,其结构经XRD,粒度及平均聚合度表征。优化反应条件为:磷酸氢二铵1mol,n (磷酸氢二铵)∶n (五氧化二磷)∶n (脲)=1.0∶1.0∶0.3,干燥氨气氛下于290℃反应30m in,再经250℃~280℃后处理100m in ~110m in 。APP 的平均聚合度大于

150,粒度小于50μm 。

关 键 词:阻燃材料;聚磷酸铵;聚合度;合成中图分类号:O631.5

文献标识码:A

文章编号:100521511(2005)0620610204

Synthesis of the Ⅱ2Type Long 2cha i n Ammon i u m Polyphosphate

FU Ya 1

, CHEN Jun 2he 2

, JA Yun 1

, G UO L i 2p ing

(1.College of Che m istry and B i oengneering,

Chongqing University of Science and Technol ogy,Chongqing 400000,China;

2.Chengdu I nstitute of O rganic Che m istry,Chinese Acade my of Sciences,Chengdu 610041,China )

Abstract:The l ong 2chain a mmonium polyphos phate (APP ),a kind of fire retardant material,was synthesized by poly merizati on and heating treat m ent,and the structure was characterized by XRD ,particle size and average poly merizati on degree .The results showed that the op ti m um poly merizati on conditi ons were as f oll ows:(NH 4)2HP O 41mol,n [NH 4)2HP O 4]∶n (P 2O 5)∶n (urea )=1.0∶1.0∶0.3,poly merizati on at 290℃f or 30m in and heating treat m ent at 250℃~280℃for 100m in ~110m in in the at m os phere of anhydr ous a mmonia .The poly merizati on degree of APP can reach 150and the average particle size of APP is bel ow 50μm.

Keywords:fire retardant material;a mmonium polyphos phate;poly merizati on degree;synthesis

阻燃材料的无卤化一直是新型阻燃材料开发研究的热点。聚磷酸铵(简称APP )是近20来年迅速发展起来的一种无机无卤阻燃剂,具有阻燃效果好、溶解度低、不易吸湿、分解温度高、热稳定性好、环境友好、成本低廉以及对添加的产品物理

性能影响小等优点[1]

根据平均聚合度(N )的大小,APP 可分为短链(N =10~20,水溶性)APP 和长链(N >20,水

不溶性)APP 。N 的高低是影响APP 性能的主要因素。国外常见APP 的N 可达几百甚至上千,如德国Hoechst 的Exolit 422,N >700。目前我国生产的APP 的N 多数在40左右[2]

,高聚合度的APP 主要依靠进口。本文采用两段法制备高聚合

度Ⅱ2APP

[3,4]

(简称APP ),其结构经XRD ,粒度及N 表征。

3收稿日期:2005205225;修订日期:2005206210基金项目:重庆市科技创新资助项目

作者简介:傅亚(1976-),女,汉族,四川人,在读硕士,讲师,主要从事有机化学的科研和教学。Tel .131********通讯联系人:陈君和,Tel .028*********,E 2mail:cd_cjh@yahoo https://www.360docs.net/doc/8d8609391.html,

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Dmax23B型固体粉末X衍射仪(XRD,Cu靶

Kα辐射,管压40kV,管流30mA,扫描速度4°?m in-1,扫描范围0°~60°);Mastersizer2000型激光粒度分析仪。

磷酸铵,五氧化二磷(P

2

O5),汕头市光华化学厂生产,分析纯;尿素,川化股份有限公司,工业品;氨气为钢瓶。

1.2 APP的制备

将磷酸铵116g(1mol)和一定量的P

2

O5,尿素,搅拌混合均匀,研细,放入特制的气固相反应器在干燥氨气的保护下,升温至290℃,恒温40 m in后降温至250℃~280℃后处理100m in~120m in,冷却得APP。

1.3 APP的N测定[5]

端基滴定法:用Na OH溶解APP并调pH=13,再用HCl调pH=2.5,由标准Na OH溶液滴定,两

个等当点之间的距离相当于弱酸函数f

w

。另用盐酸调整Na OH溶解APP的pH=1,回流5h至聚磷酸盐降解完全。再用Na OH溶液调pH=2.5,然后用Na OH标准溶液回滴,绘制滴定曲线,两等当点

之间的距离为强酸函数f

S

。N的计算公式为:

N=2×f S f w

2 结果与讨论

2.1 磷酸铵的种类对N的影响

表1 磷酸铵的种类对N的影响Table1 The effect of a mmoniu m phos phate kind

on N of APP

原料n[(NH4)x HP O4]∶n(P2O5)∶n(urea)N

(NH

4)H

2

P O41.0∶1.0∶0.340

(NH

4)

2

HP O41.0∶1.0∶0.3102

(NH

4)

3

P O41.0∶1.0∶0.335

—0∶1.0∶1.025

磷酸铵1mol,n(磷酸铵)∶n(P

2

O5)∶n(ure2 a)=1.0∶1.0∶0.3,其余条件同1.2,考察磷酸铵种类对N的影响,实验结果见表1。从表1可以

看出,磷酸铵参与反应有助于APP聚合度提高, (NH

4

)

2

HP O4效果最好,当n[(NH4)2HP O4]∶n

(P2O5)∶n(urea)=1.0∶1.0∶0.3时,N最高(达

到102)。所以,选取(NH

4

)

2

HP O4作为制备APP 的磷酸盐原料。

2.2 反应物摩尔比对N的影响

反应温度280℃,干燥氨气氛,其余反应条件同2.1,改变反应物摩尔比,考察其对N的影响,实验结

果见表2。由表2可见,n[(NH

4

)

2

HP O4]∶n (P2O5)∶n(urea)=1.0∶1.0∶0.3时,APP的N最高。

表2 原料摩尔比对N的影响

Table2 The effect of the ra w materials mol rati o

on N of APP

n[(NH4)2HP O4]∶n(P2O5)∶n(urea)N

1.0∶1.0∶020

1.0∶1.0∶0.250

1.0∶1.0∶0.3125

1.0∶1.0∶0.4110

1.0∶1.0∶0.5102

0.7∶1.0∶0.335

0.9∶1.0∶0.395

1.0∶1.0∶0.3115

1.1∶1.0∶0.390

1.2∶1.0∶0.370

1.0∶0.7∶0.330

1.0∶0.9∶0.375

1.0∶1.0∶0.3110

1.0∶1.1∶0.3110

1.0∶1.2∶0.3100

2.3 反应温度对N

的影响

Te mperature/℃

图1 反应温度对N的影响

F i gure1 The effect of reacti on te mperature on N of APP

n[(NH4)2HP O4]∶n(P2O5)∶n(urea)=1.0∶1.0∶0.3,其余反应条件同2.2,改变反应温度,考察

1

1

6

第6期 傅亚等:高聚合度Ⅱ2型聚磷酸铵的合成 

其对N 的影响,实验结果见图1。由图1可见,反

应温度低于280℃时,N 随温度的升高而升高;反应温度为280℃~300℃,N 变化不明显,N >150;反应温度超过300℃,N 反而下降。因此,280℃~300℃为高N APP 生成的最佳反应温度。2.4 聚合反应气氛对N 的影响

反应温度290℃,其余条件同2.3,考察了反应气氛对N 的影响,结果见表3。由表3可见,无水NH 3气氛下N 最高,而且N 随着NH 3的含水量增加而降低,这表明NH 3促进了聚合反应,而水的存在将阻碍聚合反应的进行,可能是因为水会与P 2O 5和NH 3等发生相互作用造成的。而N 2和空气气氛下N 分别仅为60和30,比NH 3气氛下生成的APP 的N 低得多,所以NH 3既作为反应物也作为保持气氛是制备高N 的APP 的关键。

表3 反应气氛对N 的影响

Table 3 The effect of reacti on at m os phere on N of APP

组成

无水NH 3

NH 33

NH 333

N 2空气

N

155

50

20

25

15

 3含2%~3%的水;

33

含10%~11%的水

2.5 聚合反应时间对N 的影响

在无水氨气氛中,其余反应条件同2.4,考察

反应时间对N 的影响,实验结果见图2。由图2可见,当反应时间少于20m in 时,

N 随反应时间升高而升高;反应时间超过20m in,N 随反应时间的延长增加不明显。这有可能由于反应时间低于20m in 时,聚合反应未完成,从而导致APP 的N

较低。因此,高N 的APP 生成的聚合反应时间应

不低于20m in 。

Ti m e /m in

图2 反应时间对N 的影响

F i gure 2 The effect of reacti on ti m e on N of APP

2.6 产物后处理-热处理过程对N 的影响

据文献[3]

报道,高N 的APP 制备的后处理条件会影响聚合产物的N 和固体粒度。改变聚合

物处理温度、处理时间和处理气氛,考察处理过程

对APP 的N 和固体粒度的影响,实验结果分别见图3,图4和表4。

Te mperature /℃

图3 热处理温度对N 和粒度的影响3

F i gure 3 The effect of treating te mperature

on N and particle size of APP

3

APP 经氨气氛处理100m in

Ti m e /m in

图4 热处理时间对N 和粒度的影响3

F i gure 4 The effect of treating ti m e

on N and particle size of APP

3

APP 经干燥氨气氛下250℃~280℃处理

表4 处理气氛对N 和粒度的影响3

Table 4 The effect of treat m ent at m os phere

on N and particle size of APP

气氛

干燥氨气

氮气

空气

氨气33

N

150502045平均粒度/μm

40

45

50

250

 3APP 经250℃~280℃处理100m in;

33

含水2%

从图3可知,处理温度250℃~280℃时,N

均>150,而且粒度适中(<50μm );当温度低于250℃时,粒度偏高;温度高于280℃时,N 下降。

而从图4和表4的数据可知,处理时间为100m in ~110m in,处理气氛为干燥氨气时,N >150,颗粒平均粒度<50μm 。

以上结果表明,后处理条件对APP 的N 和粒度有极大的影响。APP 的最优后处理条件为:干燥氨气气氛下,置于250℃~280℃环境中处理100m in ~110m in 。

—216— 合成化学 Vol .13,2005

2.7 APP 的XRD 分析

由于APP 晶体存在Ⅰ~Ⅴ型,只有Ⅱ型晶体最稳定,可用于阻燃剂[2]

。我们对自制的APP 进行了XRD 分析,结果见图5。由图5可知,APP 与已知Ⅱ2型相差不大,由此可见,自制的APP 为Ⅱ2APP

2

θ/(°)图5 APP 的XRD 谱图

F i gure 5 XRD s pectra of APP

3 结论

对制备APP 的聚合条件进行了一系列的考

察,结果表明高聚合度Ⅱ2APP 的制备应采取聚合反应-热处理两段工艺。高聚合度APP 聚合反应最

佳条件为:(NH 4)2HP O 41mol,n [(NH 4)2HP O 4]∶n

(P 2O 5)∶n (U rea )=1.0∶1.0∶0.3,机械搅动均匀混合,气氛为干燥NH 3气氛,反应温度为280℃~300℃,聚合反应时间为20m in 以上。

热处理的最佳条件为:无水NH 3气氛,250℃~280℃处理100m in ~110m in 。APP 聚合物的N >150,晶型结构为Ⅱ2型,平均颗粒直径<50μm 。

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(上接第585页)

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44-47.

316—第6期 傅亚等:高聚合度Ⅱ2型聚磷酸铵的合成 

聚磷酸铵

聚磷酸铵 摘要:以磷酸铵盐、尿素为原料,制备了高聚合度聚磷酸铵无机阻燃剂。测定了聚磷酸铵的溶解度[1]。以防火材料的制备测定防火性能,对现代工艺的提高有了自己的认识和理解。 关键词:聚磷酸铵、阻燃性能、防火材料[2]。 前言:聚磷酸铵(APP)是近十多年来发展起来的一种重要的无机阻燃剂,广泛用于塑料、纤维、纸张、橡胶、木材等的阻燃,并可用于配制耐火材料。APP 含磷、氮量大,热稳定性好,水溶性小,近于中性。同时,它具有分散性好,比重小,毒性低和价格低廉的特点。 1实验部分 1.1实验原理 其结构是为(NH4)n+2PnO3n+1。APP有水溶性(n为10∽20)及水难溶性(n?0)两种。作为阻燃剂的n一般大于25[3]。 合成方法主要有高温聚合法和低温溶剂法。本实验用低温溶剂法,以石蜡为介质,尿素和磷酸二氢胺为原料进行制备。本实验用低温溶剂法,以石蜡为介质,尿素和磷酸二氢胺为原料进行制备。在尿素和磷酸二氢胺反应体系中,存在下列反应: CO(NH2)2 +2NH4H2PO4-----(NH4)2P2O7+CO2 (NH4)2P2O7+CO(NH2)2-----2/n(NH)4n+2PnO3n+1+4NH3+CO2 当n很大时,产物可写成(NH4PO3)。 1.2药品与仪器 药品:液体石蜡(碳数在16 以上),尿素,磷酸二氢铵,苯等。 仪器:烧杯(500ml,200ml),抽滤装置,电炉,温度计。 1.3合成

在500ml干燥的烧杯中,加入150ml液体石蜡,加热至200℃,在该温度下,不断搅拌,将30g尿素与28克磷酸二氢胺混合,分批加入至温度为200℃的液体石蜡中,注意温度不能过高,30分钟内加完。与190∽200℃的条件下继续反应25∽30分钟,观察反应产物(由粘稠泡沫液体变为白色固体)。然后冷却至室温,尽可能倾出液体石蜡,将生成物研细后,每次用30∽40ml苯浸洗2-3次,除去产物中夹留得石蜡,抽滤,回收苯。然后用蒸馏水洗涤产物。在120℃烘箱中,烘30分钟,即得产物,成重,计算产率。 1.4产品质量检验 (1) 溶解度测定:准确称取上述产物2克加入50ml蒸馏水煮沸5分钟后,过滤产物,烘干,称余物,计算100ml蒸馏水中的溶解度。 (2) 阻燃性能测试:称取4gAPP加100ml蒸馏水,搅拌均匀后,将一片滤纸浸在此液体中。10分钟后称出烘干,与一未处理的滤纸,使燃烧对比实验,观察其现象。 (3) 测定产品的熔点 1.5防火涂料的制备及防火性能 涂料的配比见下表1 表1:涂料配方 品名用量品名用量 聚乙烯醇缩甲醛胶25.0 聚磷酸铵22 三聚氰胺11.5 季戊四醇 6.0 六偏磷酸钠(10%) 5.0 甲基硅油消泡剂0.5 羧甲基纤维素钠 3.0 去离子水22.0 制备步骤为:将六偏磷酸钠,羧甲基纤维素钠分别配制成10%和2%的水溶液;将要求量的去离子水加入烧杯中;低速(约800r/min)搅拌下,将配方量的阻燃剂、颜料、填料、分散剂依次加入,再加入适量的消泡剂,然后高速搅拌(大

微胶囊技术包覆聚磷酸铵研究进展_汪玲

微胶囊技术包覆聚磷酸铵研究进展 汪玲,刘吉平* (北京理工大学材料学院,北京,100081) 摘要微胶囊技术包覆聚磷酸铵用于阻燃研究可以降低聚磷酸铵的水溶性,有效改善阻燃剂易吸潮、易氧化、热稳定性差、相容性差等缺点,是-种前景良好的对聚磷酸铵进行改性的方法。本文介绍了聚磷酸铵的阻燃机理和微胶囊技术的基本概念,综述了国内外使用微胶囊技术包覆聚磷酸铵的研究进展,并对微胶囊技术包覆聚磷酸铵现状给予总结同时得出结论:目前,微胶囊技术主要应用于包覆聚磷酸铵,而对其他阻燃剂的报道相对较少。因此,应着重扩大微胶囊技术的应用范围研究,另外还应积极开展微胶囊工艺、阻燃剂复配、提高力学性能、抑烟性能等研究,以提高其可适用性和广泛性。 关键词聚磷酸铵,微胶囊技术,包覆,阻燃剂 膨胀型阻燃剂(IFR)是-种典型的无卤阻燃剂[1]。聚磷酸铵(APP)是IFR常用组分之-,其阻燃机理为:聚磷酸铵受热后脱去氨气生成强脱水剂聚磷酸,聚磷酸可使被阻燃物表面脱水生成碳化物,碳化物在基质表面形成致密性膨胀炭层,炭层可减弱聚合物与热源间的热量传递,并阻止气体扩散,由于没有足够的燃料和氧气,因而终止燃烧起到阻燃作用[2-3]。但是聚磷酸铵作为阻燃剂加入后与环氧树脂的相容性差和吸湿性强,限制了其应用。因此,近年来大量文献报道了采用微胶囊技术包覆聚磷酸铵用于阻燃研究。 1 微胶囊技术 微胶囊包覆技术是指将APP利用天然的或合成的高分子材料包覆,形成-种直径1~50μm的具有半透性或封闭膜的微型胶囊APP产品,降低了聚磷酸铵的水溶性,具有更高的热稳定性、耐水性以及相容性。 国外知名企业赫司特公司、孟山都公司及Albright Wilson公司均生产高聚合度APP产品。微胶囊的外形可以是球状的,也可以是不规则的形状;胶囊外表可以是光滑的,也可以是折叠的;微胶囊的囊膜既可以是单层,也可以是双层或多层结构。微胶囊技术的优势在于形成微胶囊时,囊芯被包覆而与外界环境隔离,它的性质能毫无影响的被保留下来,而在适当条件下壁材被破坏时又能将囊芯释放出来,给使用带来许多便利。微胶囊化的目的主要是降低阻燃剂的水溶性,增加阻燃剂与材料的相容性,改变阻燃剂的外观及状态,提高阻燃剂的热裂解温度以及掩盖阻燃剂的不良性质。其制备方法主要有化学法,物理化学法,机械法[4]。

聚磷酸铵的生产工艺及改性技术进展[1]

聚磷酸铵的生产工艺及改性技术进展 崔小明,聂 颖 (北京燕山石油化工公司研究院,北京 102550) 摘要:介绍了聚磷酸铵的生产方法以及改性技术进展,并指出了其今后的发展趋势。关键词:聚磷酸铵;阻燃剂;生产工艺;改性技术 聚磷酸铵(AmmoniumPol yphosphate,简称APP)是一种含磷、氮的无机聚合物,最早由美国孟山都公司开发应用,分子通式为(NH4)n+2 PnO3n+1,外观呈白色粉末状,当n足够大时也可以写成(NH4PO3)n。由于其具有含磷量高、含氮量大、热稳定性好、水溶性小、接近于中性、阻燃效能高等优点,因此作为膨胀型阻燃剂的基础材料,被广泛应用于阻燃领域。以APP为主要原料的膨胀型阻燃剂已成为研究开发的热点。我国自20世纪80年代开始研制APP的合成与应用,目前生产能力和产量仍不能满足国内实际需求,需要大力发展。 1 聚磷酸铵的物化性质 根据聚合度的大小,APP可分为短链APP( n=10~20)和长链APP(n>20)两大类。目前已知的APP有5种不同的晶体结构[1]:即Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型和V型。其中Ⅰ型晶粒外观呈多孔性颗粒状物质,表面具有不规则结构,是线形结构的缩聚物;Ⅱ型具有规则的外表面,均属正交(斜方)晶系,结构紧密,颗粒表面圆滑,为带较长支链的缩聚物,并发生若干交联结构;Ⅲ型为中间体;Ⅳ型和V型为高温下稳定的结构。几种晶体结构之间在不同条件下可以互相转换。Ⅲ型、Ⅳ型的结晶状态是不稳定的,其中Ⅱ型、V型难溶于水,状态稳定;但对V型,目前尚未报道切实可行的制造方法。用做阻燃剂的聚磷酸铵主要类型为Ⅰ型和Ⅱ型。由于Ⅰ型晶粒结构的氧键露置于表面,极易吸引水分而发生水解反应,容易发生吸湿现象;而Ⅱ型APP中支链的存在包围了氧键,使其吸引水分子困难,水解反应困难,具有较低的水溶性,且不易发生吸湿现象,另外其聚合度也比I 型APP高。在通常的温度和湿度下性质比较稳定,可以长期稳定贮存。高聚合度聚磷酸铵通常是指Ⅱ型的APP。 2 聚磷酸铵的生产方法 APP的生产方法很多,目前常用的生产方法主要有磷酸与尿素缩合法,磷酸二氢铵与尿素缩合法以及五氧化二磷与磷酸铵化合法3种。 2.1 磷酸与尿素缩合法 磷酸与尿素缩合法是工业中合成聚磷酸铵最常见、最实用的方法[2]。该法在反应中,尿素既是氮源,又起到缩聚剂的作用,保持反应物在气相中有足够的氨浓度和促进聚磷酸铵的脱水缩聚。具体的合成过程为:将一定质量配比的磷酸和尿素加入到反应釜中,在釜中混合溶解,然后进入沸腾床进行沸腾聚合,物料发泡后,调节排氨量,保持沸腾床内氨压,随着温度的上升,物料聚合固化,继续控制温度和压力,保温,最后冷却出料,得到松脆的白色产物,最后经粉碎得到成品。在生产过程中,有多个因素影响产品的质量,如原料配比、缩合温度和时间、料层高度以及氨气分压等。为了使缩合反应完全,需要提高含氮量和聚合度。尿素使用量少,缩合不完全,聚合度低,含氮量也低;尿素使用量多,氨的损失增大,且不易固化;加热所需要时间取决于温度,温度越高,完成缩聚的时间越短,脱氨速度也越快,但氨的损失也增大。此外,料层过高易导致温度不均匀,反应速度不一;反应温度低,缩聚时间需要延长,否则聚合度不高,难以固化;氨气分压对固相反应体系影响较

浅谈阻燃材料聚磷酸铵的研究进展

浅谈阻燃材料聚磷酸铵的研究进展 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,改性研究现状和应用前景进行了介绍。 关键词:聚磷酸铵;阻燃剂;合成方法;改性,应用进展 聚磷酸铵(简称APP)是一种磷氮系特效膨胀型无机阻燃剂,通式为(NH4)n+ 2PnO3n+1,外观呈白色粉末状,分水溶性和水难溶性,其中聚合度n 在10- 20 之间为水溶性,称为短链APP;聚合度n 大于20 的为水难溶性,称为长链APP。该产品P- N 阻燃元素含量高、热稳定性能好,产品近乎中性,能与其他物质配伍,阻燃性能持久,无毒抑烟。APP作为膨胀型阻燃剂的基础材料, 被广泛应用于阻燃领域,随着全球阻燃剂朝无卤化方向发展,以APP 为主要原料的膨胀型阻燃剂成为研究开发的热点。APP 的阻燃机理是受热脱水后生成聚磷酸强脱水剂,促使有机物表面脱水生成炭化物,加之生成的非挥发性磷的氧化物及聚磷酸对基材表面进行覆盖,隔绝空气而达到阻燃的目的,同时由于APP 含有氮元素,受热分解释放出CO2、N2、NH3等气体,这些气体不易燃烧,阻断了氧的供应,达到了阻燃增效和协同效应的目的[1]。 1 聚磷酸铵的合成 目前聚磷酸铵的合成工艺很多,主要有磷酸和尿素缩合法,聚磷酸铵化法,正聚磷酸铵与氨气高温中和法,P2O5-NH3-H2O 高温气相反应法,NH4H2PO4和CO(NH2)2缩合法,NH4H2PO4和NH3缩合法以及H3PO4和NH3缩合法等。根据聚磷酸铵不同的用途合成的方法也不一样。 1.1 磷酸和尿素缩合法 这种合成方法是将磷酸和尿素以一定比例混合,加热搅拌后,得到澄清透明的液体再将这种液体加热,经发泡、聚合和固化3 个阶段即可得到白色干燥固体,冷却后得到成品。 李茂林等以85%的磷酸和尿素为原料探究了聚磷酸铵生产的最佳工艺条件,合成的产品聚合度为170,结果表明反应温度220℃,反应时间3h,n(H3PO4) (以P2O5计85%)∶n [CO(NH2)2]=1∶1.8为最佳工艺条件。 张长水等以正交实验法探讨了用磷酸和尿素为原料合成聚磷酸铵时,原料配比、反应温度、聚合时间等因素对产品聚合度的影响。实验结果表明,较优工艺条件为:尿素与磷酸的摩尔配比为 1.7∶1,预聚合温度180℃,固化温度240℃,固化时间为160min,产品外观为白色固体,平均聚合度为34,溶解度为0.98g·(100g 水)-1。 1.2 磷酸法 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比在0.5~0.6 之间,反应器温度在180℃左右,此时局部氨化的磷酸将进入浓缩器内浓缩,使氨气与五氧化二磷混合物的含量在70%左右,再进入绝热氨化器内继续氨化,使混合物氨气与五氧化二磷的含量不少于77%,最后在辅助氨化器内进行氨化以达到一定规格的产品。 V.Archie等用物质的量之比为0.8~1.2 的氨气和五氧化二磷在

聚磷酸铵的合成及其阻燃性能研究

聚磷酸铵的合成及其阻燃性能研究3 胡云楚1,2,吴志平2,孙汉洲1,周 莹1,刘 元2 (1.中南林业科技大学理学院,湖南株洲412006;2.中南林业科技大学工业学院,湖南长沙41004) 摘 要: 复合型高效阻燃剂是当前阻燃技术研究的重要方向之一。根据木材阻燃的炭量增加理论,利用水溶性试验、灼烧成炭试验和热分析方法研究了聚磷酸铵的合成条件、聚磷酸铵2硼酸复合阻燃剂的复合阻燃效应。聚磷酸铵的最佳合成条件是:磷酸:尿素摩尔比为1∶1.8,预聚合温度为(124±2)℃,预聚合反应时间为25min左右,聚合固化温度230~240℃左右,聚合固化时间为140min左右。在最佳条件下合成的聚磷酸铵的聚合度为23.3,溶解度为0.67g/100mL 水,阻燃处理杨木粉在400℃灼烧30min的成炭率为38.9%,是同一条件下未处理杨木粉灼烧成炭率的2.15倍。聚磷酸铵和硼酸以4∶1复配所制得的聚磷酸铵2硼酸复合阻燃剂,对木粉的成炭率为40.5%,相对复合阻燃效应为43.2%。200~300℃是木粉热解燃烧的主要阶段,也是阻燃剂发挥阻燃作用的主要阶段。聚磷酸铵2硼酸复合阻燃剂在高温下不仅能催化木材产生更多的木炭,而且能使木炭结构紧密、不易燃烧。 关键词: 聚磷酸铵;硼酸;灼烧成炭试验;阻燃性能; 复合效应 中图分类号: TB34文献标识码:A 文章编号:100129731(2006)0320424204 1 引 言 近年来火灾所造成的财产损失和人员伤亡一直呈上升趋势,许多火灾的发生均与高分子材料和木质材料的使用状况及其可燃性有关,因此,阻燃技术的发展是保障人民生命财产安全的需要,也是高聚物和木质材料具有广泛应用前景的基础[1~3]。 聚磷酸铵热稳定性好,产品接近中性,并可以与其它阻燃剂混合,分散性好,同时价格便宜,毒性较低,使用安全。李蕾等报道[4],国内聚磷酸铵阻燃剂的聚合度为20~50;C.Drevelle等[5]报道,聚磷酸铵的聚合度为700,溶解度低于1%。目前国内外对聚磷酸铵合成工艺及在聚合物中阻燃应用的研究报道较多,未见其在木材阻燃方面的研究报道。 复合型高效阻燃剂是当前阻燃技术研究的重要方向之一。硼酸和聚磷酸铵具有原料充足、价格便宜、阻燃效果好、对环境无害的特性,将两者按一定配比复合可以提高阻燃效果[3~11]。 作者根据木材阻燃的炭量增加理论,利用水溶性试验、灼烧成炭试验和热分析方法研究了聚磷酸铵的最佳合成条件、聚磷酸铵2硼酸复合阻燃剂的最佳配比及其复合阻燃效应。 2 实 验 2.1 仪器与试剂 HC T22型微机差热天平、65112A型电动搅拌器、KDM型连续可调电子控温电热套、FN1012型鼓风干燥箱、KSW电阻炉温控制器、5212型箱式电阻炉、A2 1100紫外可见分光光度计、P HS23C酸度剂、PB2032N 型电子天平、100ml玛瑙研钵、30ml瓷坩锅、坩锅架。 尿素、磷酸、硼酸、多聚磷酸钠、钼酸铵、硫酸肼、氢氧化钠均为国产分析纯试剂;杨木粉,植物粉碎机粉碎为40目以下。 2.2 聚磷酸铵的合成 反应原理: n H3PO4+(n-1)CO(N H2)2 (N H4)n+2P n O3n+1+(n-4)N H3+(n-1)CO2 副反应: CO(N H2)2+H2O CO2↑+2N H3↑ 先将85%的磷酸与99%的尿素按1∶1.8(摩尔比)依次加入三口烧瓶中,加热搅拌,控制升温速度≥10℃/min,待温度升至预聚合温度(100℃左右)时尿素全部融化,溶液澄清冒泡,同时有大量气体逸出(前期p H=6,后期p H=8),待溶液变稠发粘后,在不断搅拌下出料至白瓷盘中,放入已恒温的烘箱中进行聚合固化,待固化完全后,将其冷却,粉碎即得聚磷酸铵 (A PP)。 2.3 聚磷酸铵溶解度的测定 用电子天平称取0.500g样品放入10ml蒸馏水中,于室温下搅拌后,静置24h,过滤,滤渣为未溶解样品,在100℃以下烘干60min,称重,计算溶解度。 2.4 聚磷酸铵聚合度的测定 用分光光度法确定聚磷酸铵样品中P的物质的量,用一阶倒数滴定曲线确定聚磷酸铵的物质的量,根据P的物质的量与聚磷酸铵的物质的量之比计算聚磷酸铵的平均聚合度。测定聚磷酸铵聚合度的详细步骤 3基金项目:国家自然科学基金资助项目(30471358);湖南省自然科学基金资助项目(03JJ Y3063)收到初稿日期:2005207204收到修改稿日期:2005211226 通讯作者:胡云楚作者简介:胡云楚 (1960-),男,湖南湘潭人,教授,博士研究生,从事材料化学和木材阻燃研究。

聚磷酸铵_APP_的合成与改性研究进展

聚磷酸铵(A PP )的合成与改性研究进展 李 蕾1,杨荣杰1,王雨钧2 (11北京理工大学材料科学与工程学院,北京 100081;2.北京鑫龙海防火器材有限公司,北京 100083) 摘要:聚磷酸铵是膨胀型阻燃剂的重要组成部分,而其本身所具有的高效、安全、经济等特点使得聚磷酸铵的生产成为阻燃剂发展一个重要课题。对聚磷酸铵现有的生产方法进行了分析比较,并介绍了几种简便易行的改性方法。关键词:聚磷酸铵;合成;改性 1 引言 阻燃剂是用以提高材料抗燃烧性,即阻止材料被引燃和抑制火焰传播的助剂,已广泛用于合成和天然高分子材料(包括塑料、橡胶、纤维、木材、纸张、油漆、涂料等)的阻燃。在塑料助剂领域,阻燃剂已跃居为仅次于增塑剂的第二大助剂类别。常用的阻燃剂按其所含的阻燃元素可分为卤系、磷系、铝镁系、硼系、钼系等[1]。 卤系阻燃剂虽然具有其他阻燃剂系列无可比拟的高效性,但是其对环境的危害是不可忽视的。因此不论是在灭火剂范围还是在阻燃领域中含有卤系元素的产品正逐步被替代[2]。氢氧化铝及氢氧化镁作为阻燃剂,其热稳定性好,吸热分解后不会产生有害的气体,抑烟能力好,而且价格便宜,是无机阻燃剂中的重要品种[3]。但是其应用于阻燃时,所需的添加量较大,与有机物质的相容性较差,影响产品的力学性能。以聚磷酸铵(A PP )为主要组分的膨胀型阻燃剂将是今后阻燃发展的重点方向之一。 膨胀型阻燃体系一般由以下三个部分组成:酸源、炭源、气源[4]。A PP 在这一体系中有多种功能,既可以作酸源又可以作气源。A PP 的阻燃机理是,催化降解,由于在整个膨胀体系中A PP 的质量百分比占到10%~20%,并不是平常意义上的催化[5]。A PP 同时含有磷、氮两种阻燃元素,作为无卤阻燃剂,在阻燃材料中具有重大价值。 2 A PP 发展历史和应用 聚磷酸铵(amm on ium po lyp ho sp hate ),简称 A PP ,是长链状含磷、 氮的无机聚合物,其分子通式为:(N H 4)n +2P n O 3n +1[6]。 A PP 热稳定性好,产品近于中性,并可以与其他 阻燃剂混用,分散性较好,同时价格便宜,毒性较低,使 用安全。因此广泛应用于配制膨胀型阻燃剂、防火涂 料、电缆防火处理、橡胶制品和塑料制品的阻燃。 根据聚合度的大小,A PP 可分为短链A PP (n =10~20),又称为水溶性A PP ;长链A PP (n >20),又称为水不溶性A PP 。当n 大于50时,分子式近似为(N H 4PO 3)n 。已知A PP 有五种不同的晶体结构: 2型、 2型、 2型、 2型、 2型,其中 2型晶粒具有不规则的外表面, 2型具有规则的表面,属于正交晶系。 2型为中间体, 2型和 2型为高温下的稳定结构[8]。在不同条件下,几种晶体结构之间可以相互转换。 3 A PP 的合成方法 日本、美国一些公司已经开发出水不溶性的A PP ,如Hoechest 公司开发的一种A PP 化合物(聚合度达2000),提高了A PP 的热稳定性,其溶解度几乎为0,且具有特别高的白度指数[7]。制备高聚合度的A PP 方法很多,总的来说,反应条件的控制对产品质 量影响很大,目前常见的生产方法有以下几种: 磷酸与尿素缩合法; 磷酸二氢铵与氨化缩合剂——尿素缩合法;聚磷酸氨化法; P 2O 52N H 32H 2O 高温气相反应法; 正磷酸铵与氨气高温中和法; 在A PP 存在下,磷酸与氨化缩合剂聚合法;磷酸二氢铵、五氧化二磷和氨气缩合法;磷酸和氨气缩合法等。 除前两种外,其他几种都需要在密闭体系中完成。(1)磷酸尿素缩合法是目前工业上常用的一种方法,该方法原料来源广,生产成本低。 其反应原理为;x H 3PO 4+x CO (N H 2) 2 (N H 4PO 3)x +x CO 2+x N H 3 在生产过程中有几个因素会影响到产品质量:原 3 42003年第6期消防技术与产品信息

聚磷酸铵的应用及研究进展

聚磷酸铵的应用及研究进展

目录 0. 前言 (3) 1. APP的改性 (3) 1.1 偶联剂改性 (4) 1.2 三氯氰胺改性 (4) 1.3 表面活性剂改性 (5) 1.4 微胶囊化处理APP (5) 2. APP应用 (6) 2.1 APP改性PE及研究进展 (6) 2.2 APP改性PS及研究进展 (7) 2.3 APP改性PU及研究进展 (7) 2.4 APP改性POM及研究进展 (7) 3. 研究方向 (8)

摘要:本文首先介绍了对与APP的偶联剂改性、微胶囊化、表面活性剂改性以及三聚氰胺改性四种改性方法;利用APP改性PE、PU、PS、POM的方法以及被改性后材料阻燃性能、力学性能等方便的提高以及生活中的应用、研究进展,最后还介绍了APP的发展前景以及研究方向。 关键词:APP;改性方法;PE;PS;POM;PU; 0. 前言 聚磷酸铵(简称APP)是膨胀型阻燃剂(IFR)的重要组成部分,具有酸源及气源双重功能,具有含磷量高、含氮量多、热稳定性好、近于中性、阻燃效果好等优点,已成为阻燃技术研究领域中的一个热点[1]。APP通式(NH4)n+2PnO3n+1,外观呈白色粉末状,分水溶性和水难溶性,其中聚合度n在10~20之间为水溶性,称为短链APP;n>20为水难溶性的长链APP。APP的阻燃机理是受热脱水后生成聚磷酸强脱水剂,促使有机物表面脱水生成炭化物,加之生成的非挥发性磷的氧化物及聚磷酸对基材表面进行覆盖,隔绝空气而达到阻燃的目的,同时由于APP含有氮元素,受热分解释放出CO2、N2、NH3等气体,这些气体不易燃烧,阻断了氧的供应,达到了阻燃增效和协同效应的目的。 但是,目前受生产制备条件的限制,一般得到APP的聚合度只有几十。因此,APP具有一定的水溶性,而且与高分子材料的相容性较差,无法满足相应的力学性能要求。因此,对于以APP为主的膨胀型阻燃剂的研究主要集中在以下3个方面:(1)研究新的合成方法和工艺,提高APP的聚合度;(2)对现有APP产品进行表面改性(或微胶囊化);(3)开发膨胀型阻燃剂的高效协效剂。目的是设法提高膨胀型阻燃剂的阻燃效率,降低成本和添加量,改善其与有机材料的相容性,提高在潮湿环境下阻燃剂的抗溶出性能及APP的分解温度等。本文针对目前研究众多的APP为主的膨胀型阻燃剂的表面改性以及应用进行综述。 1. APP的改性 由于目前聚磷酸按的生产受到生产条件的限制,在生产工艺和设备落后的条件下,一般得到APP聚合度只有几十,而且其与有机材料的相容性不能完全达到相应的力学性能要求。另外,以APP为基础的膨胀型阻燃剂(IFR)在聚丙烯(PP)、

聚磷酸铵的合成及改性研究进展

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聚磷酸铵的合成及改性研究进展 作者:张晖, 赖小莹, 艾常春, 何宾宾, 胡意, 刘洋, 冯碧元, ZHANG Hui, LAI Xiao-ying, AI Chang-chun, HE Bin-bin, HU Yi, LIU Yang, FENG Bi-yuan 作者单位:张晖,ZHANG Hui(云南磷化集团有限公司,云南昆明,650113), 赖小莹,艾常春,冯碧元,LAI Xiao-ying,AI Chang-chun,FENG Bi-yuan(国家磷资源开发利用工程技术研究中心,云南昆明650113;武汉工 程大学,湖北武汉430074), 何宾宾,HE Bin-bin(云南磷化集团有限公司,云南昆明650113;国家磷资源 开发利用工程技术研究中心,云南昆明650113), 胡意,刘洋,HU Yi,LIU Yang(武汉工程大学,湖北武汉 ,430074) 刊名: 武汉工程大学学报 英文刊名:Journal of Wuhan Institute of Technology 年,卷(期):2012,34(10) 参考文献(41条) 1.Gou S L;Wen Y C A novel process to prepare ammonium polyphosphate with crystalline form Ⅱ and its comparison with melamine polyphosphate 2010(01) 2.高苏亮;戴进峰;李斌改性聚磷酸铵对三嗪类膨胀阻燃聚丙烯性能的影响[期刊论文]-塑料科技 2009(07) 3.马庆文高聚合度聚磷酸铵的制备 2007 4.张世伟;李天祥水难溶性聚磷酸铵的合成技术研究进展[期刊论文]-化工中间体 2006(01) 5.郭冬冬高效无机阻燃剂-聚磷酸铵的制备研究 2009 6.宋同彬;古思廉;梅毅I-型聚磷酸铵晶型转化研究 2010(203) 7.郝冬梅;林倬仕;陈涛不饱和聚酯树脂微胶囊化聚磷酸铵对阻燃聚丙烯性能的影响 8.徐定红;秦军;于杰不同聚合度聚磷酸铵对HDPE阻燃性能影响研究 9.杨杰;陶文亮聚磷酸铵的改性一聚磷酸酯的研究进展[期刊论文]-贵州化工 2009(04) 10.李蕾;杨荣杰;王雨钧聚磷酸铵(APP)的合成与改性研究进展[期刊论文]-消防技术与产品信息 2003(01) 11.傅亚;陈君和;贾云高聚合度Ⅱ-型聚磷酸铵的合成[期刊论文]-合成化学 2005(06) 12.骆介禹;骆希明结晶I型和Ⅱ型聚磷酸铵的性能差异.上册 2005(05) 13.曹建喜;罗立文;郭冬冬高效无机阻燃剂聚磷酸铵的合成[期刊论文]-中国石油大学学报(自然科学版) 2009(06) 14.Camino G;Costa L;Trossarelli L Study of the mechanism of intumescence in fire retardantpolymers:Part Ⅱ-Mechanism of action in polypropylene ammonium polyphosphate pentaerythritolmixtures 1984(01) 15.蔡晓霞;王德义;彭华乔聚磷酸铵/膨胀石墨协同阻燃EVA的阻燃机理[期刊论文]-高分子材料科学与工程 2008(01) 16.倪健雄核-壳型聚磷酸铵阻燃剂的制备及其阻燃聚氨酯性能与机理的研究 2009 17.殷锦捷;姜军聚磷酸铵对聚丙烯/聚乙烯复合材料阻燃性能的影响 2008(70) 18.张青;陈英红;武慧智聚磷酸铵基复合膨胀型阻燃剂的制备及其对聚甲醛的阻燃作用 2011(11) 19.Thomas S;Renate A Process for the preparation of ammonium polyphosphate 1992 20.Thomas S;Wolfgang B;Herbert N Process for the preparation of ammonium polyphosphate 1994 21.Shen C Y Preparation and characterization of crystalline long-chain ammonium polyphosphates 1969(02) 22.丁著明;范华阻燃剂聚磷酸铵的生产和应用 2003(01) 23.黄祖狄;赵光琪长链聚磷酸铵的合成 1986(11) 24.吴大雄;郭家伟超细聚磷酸铵的制备及有机包覆[期刊论文]-化工新型材料 2008(09) 25.张正元;张志业聚磷酸铵的合成[期刊论文]-磷肥与复肥 2008(02) 26.刘丽霞;陶文亮;李龙江聚磷酸铵的合成及其阻燃性能研究[期刊论文]-贵州化工 2009(01) 27.张健聚磷酸铵合成工艺研究[学位论文] 2005 28.唐慧鹏微胶囊化多聚磷酸铵的制备及其在聚丙烯中的应用[学位论文] 2010 29.Pieper W;Staendeke H;Elsner G Method for the preparation of hydrolysis-stable finely divided flame retardants based on ammonium polyphosphate 1986 30.Kun W;Zheng Z W;Yuan H Microencapsulated ammonium polyphosphate with urea-melamineformaldehyde

农用聚磷酸铵研究概况

云南化工Yunnan Chemical Technology Mar.2018 Vol.45,No.3 2018年3月第45卷第3期 聚磷酸铵(ammonium polyphosphate),别名多聚磷酸铵、缩聚磷酸铵(简称 APP)是一种含氮、磷的聚磷酸盐,分子通式为( NH4)n+2P n O3n+1,当n为10~20时,为水溶性;当 n大于20时,为难溶性[1]。按其结构划分可分为结晶形长链状水不溶性聚磷酸铵和无定形短链水溶性聚磷酸铵。通过X射线衍射鉴别晶型,聚磷酸铵有有I、II、III、IV、V、VI六种结晶型,其中I、II两种晶型较为常见[2]。按聚合度大小分类,聚磷酸铵可分为低聚聚磷酸铵、中聚聚磷酸铵和高聚聚磷酸铵3种,其聚合度越高,水溶性越小。高聚合度聚磷酸铵是一种同时含有氮、磷两种阻燃元素的高效磷系无卤系阻燃剂,具有无毒无味、不产生腐蚀性气体、吸湿性小、密度小和热稳定性高能与其它物质复配,阻燃性能持久等优点,因而取代了卤系阻燃剂,应用于树脂、橡胶、高档防火涂料、塑料等各种高分子材料的阻燃[3~5];低聚聚磷酸铵又称为农用聚磷酸铵是一种含有农作物生长所需的氮、磷元素的高浓度肥料,产品呈中性对土壤和作物有较高的安全性和改善性;对中微量元素有螯合作用,可促进作物对中微量元素的吸收利用,促进作物增产和品质改善;水溶性好不易从水溶液中析出,能提高液体肥料中的磷含量,可显著提高农作物的产量,有研究表明聚磷酸铵对大田蔬菜如青椒、西芹、莴笋增产20%以上,对粮食作物如马铃薯、玉米增产40%左右[6]。 1 聚磷酸铵制备方法 现目前国内外聚磷酸铵的合成方法主要有磷酸-尿素缩合法,磷酸铵盐脱水聚合法,聚磷酸铵化法,正磷酸铵与五氧化二磷聚合法,正聚磷酸铵与氨气高温中和法,五氧化二磷、氨、水气相反应法,五氧化二磷、乙基醚和氨气缩合法等[7]。国内对聚磷酸铵合成方法研究较为活跃,20世纪70年代开始,浙江化工研究院、河北省肥料工程技术研究中心、成都化工研究院、天津合成材料研究所、上海无机化工所、山东省新型肥料创制与养分资源高效利用重点实验室等单位先后对水溶性和中聚合度的聚磷酸铵进行研制,并投入了批量生产。大都是采用85%磷酸和尿素或者磷酸铵与尿素为原料,混合均匀后置于不锈钢盘内,送入箱式聚合釜内经发泡、聚合、固化而制得。 2 农用聚磷酸铵应用概况 聚磷酸铵首次合成是在1857年,通过P2O5与NH3反应生成;后由美国孟山都公司于1965年重新开发并工业化生产,主要做与森林灭火剂应用,而APP的农用历史可追溯至20世纪。有资料显示,20世纪40、50年代,日本、苏联等国家开始生产低聚APP并用于农业肥料应用。农用聚磷酸铵肥料具有:1)利用率高。聚磷酸铵不仅含有正磷酸根,还含有二聚、三聚、四聚等磷酸根,正磷酸根可以被植物直接吸收利用,二聚等磷酸根不能被植物直接吸收,而是在土壤中缓慢分解成正磷酸盐后被植物吸收聚合态的磷可随作物生长逐步水解成正磷酸盐而被农作物吸收,减少磷的固定,显著提高农作物对磷的吸收利用率,一般磷酸一铵(MAP)、磷酸二铵(DAP)的磷利用率约15%~30%,而聚磷酸铵的磷利用率可达50%~60%,优势明显。2)增产显著。由于聚磷酸铵磷的高效利用,可显著提高农作物的产量,大量农化应用表明聚磷酸铵对大田蔬菜如青椒、西芹、莴笋、马铃薯、玉米等作物增产。3)总养分高、复配性好。由于农用聚磷酸铵理化性质稳定,可与广泛的肥料原料复配,为各复混肥料提供重要的磷素原料和高养分配方空间。4)螯合作用。本产品对中微量元素有螯合作用,可促进作物对中微量元素的吸收利用,促进作物增产和品质改善等优点。 20世纪 70 年代初,美国 TVA 开发了用商品湿法磷酸( 54%P2O5)在管式反应器中氨化,生产出含聚磷酸铵的熔融体,主要用于制备悬浮肥料,后又用于制造颗粒复合肥[8]。低聚APP在水溶液中会逐渐发生水解,水解时所有的P-O-P键均能断裂,随着水解的进行,其聚合度逐渐减小,直至最后全部成为正磷酸铵[9]。同时又能提供氮磷养分,易被作物吸收利用。低聚磷酸铵可作为无机螯合剂,螯合湿法磷酸中的镁、铁、铝等杂质,成为均匀一致的多元溶液肥料,不需要EDTA,与有机螯合剂相比价格更便宜,可以大大降低成本;能与氮溶液、尿素、氯化钾和水配出近几十种NPK复合肥;由聚磷酸铵制成的复混肥盐析温度低,可达0℃以下,有些可达-18℃,不会产生沉淀[10],便于寒冷地区贮藏等优点,已在发达国家农业上得到广泛利用。 国外学者研究发现,施用聚磷酸铵液体肥料施于后相比其他传统肥料,有效磷向土壤迁移的深度有所提高,可高达15cm;在小麦肥效对比试验中发现,施用聚磷酸铵肥料的小麦产量明显高于重钙、磷酸二铵、硝酸磷肥;在谷物肥效试验中发现,聚磷酸铵优于其它传统肥料。头茬谷物产量在施用液态聚磷酸铵后比其它传统肥 doi:10.3969/j.issn.1004-275X.2018.03.001 农用聚磷酸铵研究概况 王凤霞1,2,刘 旭1,2,杨 俊1,胡国涛1,陶绍程2,龙庆兰2,李会勇1,2(1.中低品位磷矿及伴生资源高效利用国家重点实验室,贵州 贵阳 550000; 2.瓮福(集团)有限责任公司,贵州 贵阳 550000) 摘 要:主要介绍农用聚磷酸铵在国内外的发展应用概况以及在我国农业上的应用前景等。 关键词:聚磷酸铵;农业;应用前景 中图分类号:TQ440.1 文献标识码:B 文章编号:1004-275X(2018)03-001-03 ·1·

聚磷酸铵在液体肥料中的应用

聚磷酸铵在液体肥料中的应用 时间:2014-08-05 浏览:162 次【字体:大中小】 来源:中国农资 作为肥料使用的聚磷酸铵是美国在上世纪60年代开发的。在管式反应器中热法或湿法聚磷酸在高温下与氨气反应,生成聚磷酸铵溶液。热法聚磷酸生产的配方为11-37-0,湿法聚磷酸生产的配方为10-34-0。农用聚磷酸的聚合度通常为2-10。以含五氧化二磷37%的聚磷酸铵为例,不同聚合度的磷形态含量为:正磷酸形态7.8%,焦磷酸形态11.4%,三聚磷酸形态8.5%,四聚形态4.4%,五聚形态2.6%,大于六聚的占2.3%。不同厂家的产品各形态的比例存在差别。美国现有130家工厂生产农用聚磷酸铵,年产量达到150万吨,其他生产国家有比利时、法国、俄罗斯等。我国农用聚磷酸铵溶液刚处于起步阶段,目前有个别厂家生产。 聚磷酸铵养分含量高,溶解性好,不易与土壤溶液中的钙、镁、铁、铝等离子反应而使磷酸根失效。聚磷酸铵还具有螯合金属离子的作用,提高诸如锌、锰等微量元素的活性。由于聚磷酸铵的优点,该产品在农业发达国家得到广泛使用,是液体肥料的主要品种。聚磷酸铵施入土壤后,在酶的作用下产生水解反应。水解反应相当复杂,因为聚磷酸铵溶液含有好几种化合物如正磷酸、焦磷酸、三聚磷酸和更多元的聚合物,而正磷酸盐是聚磷酸盐水解的最终产物。土壤或栽培基质的温度、水分、pH和其它因素都会影响水解的速率。但一般水解的速率较快,可以在几个小时到几天内完成。通常作物只吸收正磷酸盐形态的磷,故聚磷酸盐水解速率的快慢决定了磷肥效的快慢。由于聚磷酸中有一部分为正磷酸,因此聚磷酸铵是一种速效长效结合的磷肥。 国外已做了聚磷酸铵与磷酸一铵或二铵的田间对比试验,大部分情况下聚磷酸铵的肥效要优于磷酸一铵或二铵。聚磷酸铵单独用成为氮磷二元复合肥料,但聚磷酸铵也可以与其他肥料配成三元或多元复混肥。 聚磷酸铵完全溶解,相容性好,是液体肥料的重要基础原料,与氯化钾、硝酸钾、氮溶液、中微量元素等肥料一起可以组成多种清液或悬浮肥料配方,如8-8-8,7-21-7,12-16-4 等,其组成为聚磷酸铵、尿素硝铵溶液、氯化钾和水。(张承林)

聚磷酸铵(简称APP) 介绍和应用

聚磷酸铵(简称APP) 介绍和应用 1、聚磷酸铵介绍 聚磷酸铵(AmmoniumPolyphosphate以下简称APP)是磷系阻燃剂的主要品种,应用领域广泛。由于它燃烧时不产生有毒物质,成为膨胀型阻燃剂的主要成份。由于聚磷酸铵含磷量高、含氮量多,具有热稳定性好、水溶性小、近于中性、阻燃效能高等优点,该产品已成为国内外研究的热点。磷系阻燃剂大都具有低烟、无毒的优点,具有良好的发展前景。特别是瑞士的研究机构1986年发现了卤素阻燃剂及其阻燃的高聚物材料在高温下热分解产生有毒的多溴二苯英(pbdd)和多溴二苯并呋喃(pbdf),这就给卤系阻燃剂的发展带来严峻的挑战。另据报导,欧洲共同体已提出限制该类阻燃剂的使用,今后将逐渐淘汰。基于上述情况,磷系阻燃剂得到了高速增长。1993年其消耗量仅为7.716kt,而1998年则高达57.568kt,增长了近6.5倍。国外生产聚磷酸铵阻燃剂的公司主要有美国的孟山都(Monsanto)、日本的窒素(Chisso),俄罗斯、波兰等国也大量生产此类产品。我国20世纪80年代开始研制该类产品,目前国内总产量约15kt,生产厂家约100家,产量达1000t的约4~5家,一般的年产量为200~300t。主要生产单位有四川什邝市长丰化工有限公司、浙江省海宁市丰士阻燃化工厂,浙江化工研究院、天津合成材料工业研究所等。 2、聚磷酸铵性能和牌号 根据聚合度不同,APP的用途不同。一般来说,聚合度较低的产品是水溶性的,用作织物处理剂或者作为肥料、食品添加剂使用;聚合度高的水难溶性的长链APP可作为塑料和涂料的阻燃剂使用,本文主要介绍该类产品的情况。美国Monsanto公司牌号为PHOS-CHEKP/30的聚磷酸铵,主要用于防火涂料,主要技术指标为: 外观:白色粉末 粘度:200目通过率99.8% 325目通过率90% 密度:1.79g/cm3

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