聚磷酸铵的合成方法及应用进展
高效阻燃剂聚磷酸铵的合成及改性研究
高效阻燃剂聚磷酸铵的合成及改性研究高效阻燃剂聚磷酸铵的合成及改性研究1.引言阻燃剂是一种能够降低材料燃烧性能并抑制火灾发展的化学物质，在各个领域广泛应用。
聚磷酸铵是一种高效阻燃剂，其具有良好的机械性能、优异的热稳定性和较低的毒性，因此受到了广泛关注。
本文将介绍聚磷酸铵的合成方法，并探讨其改性研究的最新进展。
2. 聚磷酸铵的合成方法聚磷酸铵的合成方法多种多样，我们将介绍几种常用的方法。
2.1 溶剂法合成溶剂法合成是一种常用的聚磷酸铵合成方法。
首先，将磷酸铵溶解在溶剂中，并加热搅拌，使其生成胶体状物质。
然后，通过蒸发溶剂或加入沉淀剂，可以得到聚磷酸铵。
2.2 熔融法合成熔融法合成是一种直接在高温下将磷酸铵转化为聚磷酸铵的方法。
在高温下，磷酸铵分解成氨和磷酸酐，然后再反应生成聚磷酸铵。
通过控制反应温度和时间，可以得到不同粒径和形貌的聚磷酸铵。
3. 聚磷酸铵的改性研究进展为了进一步提高聚磷酸铵的阻燃性能和应用范围，近年来开展了许多改性研究，主要包括增强性能、增加耐热性、改善烟雾抑制效果等方面。
3.1 纳米填料改性有研究表明，添加纳米填料可以显著提高聚磷酸铵的阻燃性能。
常用的纳米填料有纳米氢氧化铝、纳米二氧化硅等。
添加纳米填料作为协同阻燃剂，可以增加聚磷酸铵的阻燃效果，并提高其热稳定性。
3.2 化学改性通过化学改性，可以改变聚磷酸铵的结构和性质。
例如，通过引入其他元素或官能团，可以改变聚磷酸铵的热解性能、热稳定性和热分解产物等。
3.3 复合改性将聚磷酸铵与其他阻燃剂进行复合改性，可以进一步提高聚磷酸铵的阻燃性能。
常用的复合改性方法包括物理复合和化学复合。
物理复合是将两种或多种阻燃剂混合，通过相互作用提高阻燃效果；化学复合是将两种或多种阻燃剂进行反应，形成新的复合阻燃剂。
4. 结论高效阻燃剂聚磷酸铵具有良好的阻燃性能和工艺性能，已经成为一种重要的阻燃剂。
为了进一步提高其阻燃性能和应用范围，目前的研究主要集中在改进合成方法和进行改性研究。
聚磷酸铵阻燃剂的合成及阻燃机理
聚磷酸铵阻燃剂的合成及阻燃机理2004年第二期阻燃材料与技术5聚磷酸铵阻燃剂的合成及阻燃机理张泽江梅秀娟(公安部四川消防科学研究所,四川都江堰611830)摘要:本文叙述了聚磷酸铵阻燃剂的合成方法及阻燃机理;并提出了一些改性处理办法.关键词:聚磷酸铵,阻燃剂,合成,阻燃机理1聚磷酸铵的分子结构聚磷酸铵(简称APP)是一种很重要的无卤阻燃剂,它是近二十年来迅速发展起来的,至今它已广泛应用于阻燃毛毯,阻燃地毯,阻燃门窗,阻燃塑料,阻燃橡胶,阻燃纸张,阻燃木材,阻燃涂料,阻燃封堵材料等中.它的分子结构为:0ooIII一0一P一0～P一0一P一0一I}ION}k0N}k0N通式为:H(一】+2(NH4)P03n+l上式中,m/n=0.7一1.1.m≤n+2;n≥10.当20≥rl≥10时,为短链APP;当n≥201t~,为长链APP.APP有五种不同的晶形.2合成方法及反应机理2.1磷酸与尿素缩合法目前,国内普遍采用该种方法合成APP.其反应式:H~~O4+(NH2)2C0～APP反应机理为:H0__P--OH+H与【HO---1=)P--OH+H~--C--NH:01-+[HEN--C--NH:]+HO一.三;IHOHOHP+[H3N—f'～01一+H0一f一0H一[0f—OHO—r～uONmH.一}一.r+.=c一.一}一.H一H.一.一}～.H上述反应重复进行即可得APP.有的在反应中可)/IIXNH以提高反应物产率,也有的加入少量APP引发剂.2.2磷酸二氢铵与尿素缩合法反应式:NH4H2PO4+(NH2)2Co_+APP反应机理:NH40--P--OH+H2N--C--NH2=【H(卜一P-0]一+【H:N--C--NH:]' OHbNP--NH,]*+HO阜.H—ro:f—+On0一P—ON也6NHH.一}一O]-+[O=C--O--}一.N一H一}一.一}一.NH上述反应重复进行即可得APP.有的在反应中可加入P205以提高反应物产率. 2.3正磷酸铵与氨气高温中和一缩合法6阻燃材料与技术2004年第二期反应式:(Nrk),04+NH厂,API反应机理:zN一乒.N与H.一.一.N上述反应重复进行即可得APP.2.4P2o广NH厂H2(]I高温气相反应法反应式:P2OC-N.H3+H20--~App反应机理:NH3+H一0一H一NH4OHro—f)H4oHHo～f)一.一f)一oH0OONH4ON上述反应重复进行即可得APP.2.5正磷酸与氨气(氨水)高温中和法反应式:H,P0.+NH3+H20-+APP反应机理:;PH0～P～0H+NH3+H一0一H^H,O.p-01t l{0H()H重复上述2.2的反应,即可得APP.有的加入一定量尿素增加反应产率;也有的直接用聚磷酸与氨气反应,2.6磷酸铵与尿素缩合法反应式:(NIL)4+(NH2)C0一APP反应机理:}(卜一r—ON|I.+ttzN--C--N!;N}∞一—Oj'+INI{广c一I{J+NHj OⅫ{|ONIL[HcN--P--NH~+NILO--P--ON1L]一+—重复上述反应即可得APP.2.7三氯氧磷与氨气(氨水)取代缩合反应法反应式:NH40H+NH3+POLCbAPP反应机理:cl一}一cl+NHN一0NH4ClONH4重复上述2-3的反应,即可得APP.2.8三聚氰胺酸盐热解缩合法反应机理:m..H州r^,N\堋一…{)一一ONtLli.～3一+.:c一.一}一.N+一H.一.一.H重复上述反应即可得APP.2.9焦磷酸铵与五氧化二磷缩合法反应机理:APP聚合度越高,其分子链越长,分子量就越大,水溶性也越少.日本,美国一些公司已开发出水不溶性APP.如HoechstCelanese 公司开发的一种APP化合物(聚合度达2000),改善了APP的热稳定性,降低了溶解度且具有特别高的白度指数.制备高聚合度APP的办法很多,但总的说来,反应条件控制P●0EPOP●0O0.一0kHhOcL.一Oop..一一H^2004年第二期阻燃材料与技术7对产品质量是很重要的.生产工艺设备落后的条件下生产,一般得到的APP聚合度只能达到几十,最多几百.以下提出了一些改性处理APP的办法,以使APP能有效发挥其阻燃作用.3阻燃改性APP3.1微胶囊化通过APP微胶囊化,可减少APP的水解,潮解性能.可用来处理APP的成膜材料有密胺——甲醛树脂,聚氨酯树脂,环氧树脂等.针对不同使用场合,需选用不同包覆材料使之微胶囊化.微胶囊化的APP在25℃和60℃时水中的溶解度分别为0.2%和0.8%;而未微胶囊化的APP在25℃和60℃时的溶解度则为8.2%和62%.用微胶囊化的18份APP阻燃聚丙烯,其极限氧指数可达30.4.而且针对不同的体系需采用不同的微胶囊包覆材料.微胶囊包覆材料对不同的应用体系又不尽相同,加在一些应用场合(如涂料中)包覆的有机材料往往容易溶解而失去微胶囊化的性能. 3.2表面活性剂改性处理提高APP阻燃整体效应的另一途径就是用偶联剂,如用含碳化合物进行表面处理,使其成为具有流散性的细粉,增强与塑料的相容性和加工流动性,并提高其阻燃性.也可对APP表面采用阴离子表面活性剂进行改性, 如用含12—32个碳原子的脂肪酸及其双价金属盐,三价金属盐或其混合物改性处理APP,可使APP的渗水性减少.还可用含4—50个碳原子的烯烃,苯乙烯(至少含一个具有l—l2个碳原子的烷基团)或其混合物等对APP进行表面改性,可增强其加工性能,耐渗水性能.也可用季铵盐阳离子表面活性剂对APP进行表面改性处理.但APP表面改性处理,需针对不同使用场合采用适宜改性剂表面处理.当应用于涂料,阻燃液,阻燃树脂等场合时,往往不能采用表面改性处理后的APP.3.3改性APP在一定温度下用一定量三聚氰胺与APP作用,可得到一种起始失重温度达250~C以上且有较强抗吸湿性的反应混合物.这种混合物水解性低,在高温下可形成交联结构或发生加成反应而得到热稳定性好,具水解稳定性的产物,可提高APP在材料中的添加性能.3.4APP超细化APP在阻燃处理塑料之前,一般需经过碾磨处理至足够细度再添加.超细化APP添加到阻燃制品中,可充分发挥阻燃效应,同时较少影响材料物理性能.可在不影响材料物理性能前提下增加阻燃剂添加量.4APP阻燃反应机理4.1催化碳化APP在高温下发生分解反应,生成的磷酸是较强的脱水剂,可促使有机物的脱水炭化(如促使季戊四醇发生分子内脱水生成醚键,反应生成的磷酸酯和醚结构进一步加热, 降解,交联生成不饱和的富炭结构),加速成碳反应的进行.有效隔绝温度,火焰的进一步传播.4.2热分解APP在高温下首先分解生成磷酸,在300~C时开始脱水生成有坚固硬壳的固相层聚磷酸或聚偏磷酸;同时放出氨气,水蒸汽等不燃性气体稀释空气,阻止燃烧.H七OH+H20T十P.一.一P_}HOH+H20fHHH..H.一一0P0HHH,H8阻燃材料与技术2004年第二期4.3自由基阻燃反应在高温下,可发生如下自由基终止反应:H3P04_'HPO2+PO?+50H?PO?+H?—}HPO?HPO?+H?—}H2+PO?PO?+OH?_+?HPO?+0?上述反应捕获了0?自由基,终止燃烧.4.4P—N协同阻燃APP在膨胀阻燃体系中,作为酸源和发泡剂使用.在受热时,APP分解成磷酸,偏磷酸.生成的酸同含碳多元酸反应直至碳化;含氮组分促使上述反应的发生,并产生大量高温气体,气体挥发促使碳层形成多微孔的结构.参考文献1印其山,杨汉定,黄碧萍等.化学世界,1985(3):85-862米仁禧,阻燃材料与技术,1992(4):53张文昭,陈晓之.塑料加工,1994,(1):174ParkerJohnA,FeldmanRubin,. pat.47687651,,,,l,l,,,,,,,,,,,,,,,l,,,,,,,l,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(上接第4页)参考文献1欧育湘.阻燃剂——制造,性能及应用.北京:兵器工业出版社,19972Saytex8010FlameRetardant,2001AlbemarleCorpom- tion3SaadatHussin,BatonRouge,La.Processfordeeabro- modiphenylalkanepredominantproduct[:5302768.1994-4—124GeorgeH.Ransford,PhillipR.DeVrou.Processfora deeabromodiphenylethanepredominantproducthavingen. haneedwhiteness【:5324874,1994-6—285HymanStollar,KhaimKhariton.Processfortheprepara. tionofdeeabromodiphenyletherwithimprovedthermalstability【:4871882,1989—8-36王文广.塑料配方设计.北京:化学工业出版社,1998 synthesisofanewflameretardantdecabromodiphenylethane SunLinggangZhouZhengmaoLiXiangLuJinglin (NationalLaboratoryofDameRetardantMaterials.BeijingInstituteotTechnology,Beijing 100081)Abstracrt:Amethodofsynthesisforwhitedecabromodiphenylethanecompoundwas diSCussedbyusingofdiphenylethaneandbromine.eoptimumreactiveconditionswere given.UnderthepresenceofacatalystH一1.theoptimizedconditionsmolarrationof diphenylethanetobromine1:25,catalystH一1todiphenylethane1:20,diphenylethanefeedingtemperature10~Candreactiontithe8.0h,yieldofdecabromodjphenylethanewasupto97.1 %.TheconstructionalldpropertyofproductwasmeasuredbyIR,elementanalysisandTGA.The mechanicalandretardantpropertiesofflameretardamABSWasalsostudied. Keyword:flameretardant;decal】rom0【Iiphtlnylethane;diphenylethane。
化学品界的“APP”—聚磷酸铵
化学品界的“APP”—聚磷酸铵（本文版权归好磷网所有，仅作交流共享之用，转载请注明出处）在如今的生活中，提起APP，基本是无人不知无人不晓，当然，绝大多数人可能想到的是手机软件商店里的应用。
其实，在化学品界，也有一个被简称为APP的东西，它就是我们今天要介绍的聚磷酸铵。
它可是一种十分重要的化工产品，在阻燃与肥料领域都有应用，特别是在阻燃方面。
由于它分子中同时含有磷、氮两种元素，燃烧过程中磷、氮具有协同阻燃效应，因而阻燃效果优于单含磷阻燃剂或单含氮阻燃剂。
下面我们就详细介绍一下它的性质、合成、应用与市场。
物质性质作为一种聚合物，它也是由一种聚合单元，通过聚合共价键连接而形成的物质，其通式为（NH4）n+2P n O3n+1，粉末状白色固体物。
在不同聚合度状态下，它的水溶性，有较大差异，聚合度n在10~20之间为水溶性，此时为短链APP；当n大于20时为长链APP，较难溶于水，n越大越不溶，直至成为不溶物。
其聚合度的高低直接影响APP的性质，特别是在应用方面，影响颇大。
聚磷酸铵结构简式文献报道的APP的晶型有六种，通常用到的是Ⅰ-型和Ⅱ-型结构的产品，其中Ⅰ-型晶体具有不规则外表面，由于该型晶体太小，晶胞参数难以确定；Ⅱ-型则具有规则的外表面，其应用效果更佳。
它们均属正交（斜方）晶系，晶胞参数为：a=0.4256nm，b=0.6475nm，c=1.204nm。
据了解，国内合成的APP的聚合度都相对较低并以Ⅰ-型聚磷酸铵居多，然而真正需求较大的是聚合度高的Ⅱ-型聚磷酸铵。
合成方法作为一种化工产品，其合成与制备工艺是永远绕不开的话题，就目前来说聚磷酸铵的合成方法主要有磷酸和尿素缩合法、聚磷酸铵化法、聚磷酸铵与氨气高温中和法，五氧化二磷—氨气—水高温气相反应法等。
通常会根据不同的用途，而采用不同的合成工艺路线。
磷酸和尿素缩合法：该法是将磷酸和尿素以一定比例混合，通过加热搅拌得到澄清透明的液体，并继续加热，经发泡、聚合和固化三个阶段即可得到白色干燥固体，冷却后即可得到一定聚合度的APP。
聚磷酸铵生产工艺
聚磷酸铵生产工艺
聚磷酸铵，又称尿素磷酸铵（MAP），是一种常用的氮磷复
合肥料。
其生产工艺主要包括原料处理、磷酸铵制备、反应结晶和干燥制粒等环节。
首先，进行原料处理。
生产MAP所需的原料主要有磷酸和氨水。
磷酸使用的是进口的优质磷酸，并经过提纯处理，确保其质量符合要求。
氨水则是经过净化处理，去除其中的杂质和不纯物质。
接下来，进行磷酸铵制备。
将磷酸和氨水按一定的比例加入反应釜中，开始进行反应。
反应过程中，需要控制反应温度、压力和PH值，以确保反应的进行和最终产物的质量。
在反应过
程中，会生成磷酸铵的溶液。
然后，进行反应结晶。
将磷酸铵溶液经过一系列的结晶过程，将其中的杂质和不纯物质去除，得到相对纯净的磷酸铵结晶体。
结晶过程主要包括溶液的搅拌、加热蒸发、冷却结晶等步骤。
通过结晶，可以提高磷酸铵的纯度和结晶的度数。
最后，进行干燥制粒。
将磷酸铵结晶体经过干燥处理，使其含水量降低到一定的范围内。
然后，将干燥后的磷酸铵通过制粒机进行制粒处理，得到粒状的MAP肥料。
制粒过程中，可以
根据需要添加一定的添加剂，以增加肥料的营养成分和改变其性状。
整个生产工艺中，需要严格控制各个环节的工艺参数和条件，
以确保产品的质量和一致性。
同时，还需要进行工艺流程的优化和改进，以提高生产效率和降低能耗。
综上所述，聚磷酸铵的生产工艺主要包括原料处理、磷酸铵制备、反应结晶和干燥制粒等环节。
通过严格控制各个环节的工艺参数和条件，可以生产出高质量的聚磷酸铵肥料。
聚磷酸铵的应用及研究进展
聚磷酸铵的应用及研究进展聚磷酸铵是一种由磷酸铵分子组成的高分子聚合物，它具有高度的热稳定性、耐候性和热塑性。
由于这些优良的性质，聚磷酸铵在各种领域有着广泛的应用和研究进展。
首先，聚磷酸铵在阻燃材料领域有着重要的应用。
由于聚磷酸铵能在高温下分解，产生磷酸脱水缩合反应，生成无燃烧的磷酸盐和氨基环化合物。
这些产物可以在燃烧过程中形成密封的保护层，有效阻止燃烧物质与氧气接触，从而达到延缓燃烧的效果。
因此，聚磷酸铵被广泛应用于阻燃塑料、涂料和粘合剂等领域。
其次，聚磷酸铵在电子封装材料中也有广泛的应用。
由于聚磷酸铵具有优异的导热性能和电绝缘性能，可以用于制备高导热性的封装材料。
这样的材料可以有效地散热，提高电子元器件的稳定性和可靠性。
此外，聚磷酸铵还可以用作电池隔膜材料，具有良好的电解质性能和抗渗透性能，可以提高电池的循环寿命和安全性能。
此外，聚磷酸铵还在医学领域有着潜在的应用。
研究表明，聚磷酸铵具有一定的抗菌性能，对一些常见细菌和真菌有较好的抑制作用。
因此，聚磷酸铵可以用于医用消毒剂、外科缝合线和药物缓释系统等领域。
首先，研究人员致力于提高聚磷酸铵的合成方法和反应机理的理解。
近年来，许多新的合成方法被开发出来，如溶剂热法、溶剂交联法和微乳液法等。
这些新的合成方法可以实现更高的聚合度和更好的控制结构，从而提高聚磷酸铵的性能。
其次，研究人员还关注聚磷酸铵在复合材料中的应用。
通过将聚磷酸铵与其他聚合物或无机材料复合，可以获得具有更好性能的复合材料。
例如，将聚磷酸铵与聚苯乙烯混合，可以提高聚苯乙烯的阻燃性能；将聚磷酸铵与碳纳米管复合，可以获得具有优异力学性能和导电性能的材料。
最后，研究人员还在探索聚磷酸铵在环境领域的应用。
聚磷酸铵具有良好的蓄水性能和土壤改良作用，可以被用作植物生长促进剂和土壤保水剂。
此外，聚磷酸铵还可以用于废水处理，去除重金属离子和有机污染物。
综上所述，聚磷酸铵具有广泛的应用和研究价值。
随着对其性质和合成方法的进一步研究，聚磷酸铵在各个领域的应用将会得到更广泛的推广和发展。
聚磷酸铵与聚合态磷
聚磷酸铵与聚合态磷聚磷酸铵和聚合态磷都是磷的化合物，但它们的结构和性质有很大的不同。
本文将对这两种化合物进行详细的介绍。
一、聚磷酸铵聚磷酸铵是一种无机高分子化合物，化学式为(NH4PO3)n。
它的分子结构是由磷酸铵分子单元重复连接形成的线性或支链状高分子物质。
聚磷酸铵的分子量通常在1000到10000之间。
聚磷酸铵的制备方法一般为将过量的氨水加入到磷酸一水合物的乙醇溶液中，形成聚合物。
得到的聚磷酸铵是一种无色或微黄色的粉末，易吸潮，易溶解于水，生成粘稠的胶状物。
聚磷酸铵具有良好的阻燃和防腐性能，可以广泛应用于木材、纺织、塑料等领域。
此外，还可用作粘接剂、滑石涂层、电子材料等领域中的添加剂。
二、聚合态磷聚合态磷是一类含有多个磷原子的高分子化合物，化学式为(PX)n，其中X为各种不同的原子或官能团。
聚合态磷可以是直链、支链、交联或环形状高分子。
聚合态磷的制备方法多种多样，包括缩合反应、可控自由基聚合、无机聚合等方法。
聚合态磷的物理性质和化学性质因其结构不同而大相径庭，如分子量、溶解性、热稳定性等。
聚合态磷广泛应用于涂料、塑料、橡胶、油漆、火焰抑制等领域。
例如，聚合态磷可以通过控制分子结构和粒子大小，制备具有优异的阻燃性能的聚合物，为防火行业提供了一种新的防火材料。
2. 分子量差异：聚磷酸铵的分子量通常在1000到10000之间，而聚合态磷的分子量范围更广泛，可能从数百到数十万不等。
3. 物理性质不同：聚磷酸铵是一种无色或微黄色的粉末，易溶解于水，生成粘稠的胶状物。
而聚合态磷的物理性质因其结构不同而存在诸多差异，如分子量、溶解性、热稳定性等。
《功能化聚磷酸铵的制备及其阻燃聚合物复合材料结构与性能的研究》
《功能化聚磷酸铵的制备及其阻燃聚合物复合材料结构与性能的研究》一、引言随着现代工业的快速发展，聚合物材料在众多领域中得到了广泛应用。
然而，这些聚合物材料往往易燃，给人们的生命财产安全带来极大威胁。
因此，如何提高聚合物材料的阻燃性能成为了一个重要的研究课题。
其中，功能化聚磷酸铵作为一种高效的阻燃剂，被广泛应用于聚合物复合材料的制备中。
本文将研究功能化聚磷酸铵的制备方法，以及其在阻燃聚合物复合材料中的应用，探究其结构与性能的关系。
二、功能化聚磷酸铵的制备功能化聚磷酸铵的制备主要采用化学合成法。
首先，选择适当的原料，如磷酸、氨等，在一定的温度和压力下进行反应，生成聚磷酸铵。
然后，通过引入功能性基团，如卤素、磷氮化合物等，对聚磷酸铵进行功能化改性。
最后，经过一系列的后处理过程，如干燥、研磨等，得到功能化聚磷酸铵产品。
三、阻燃聚合物复合材料的制备及性能研究1. 制备方法阻燃聚合物复合材料的制备主要采用物理共混法和化学接枝法。
物理共混法是将功能化聚磷酸铵与聚合物基材进行混合，通过熔融共混、溶液共混等方式得到阻燃聚合物复合材料。
化学接枝法则是通过化学反应将功能化聚磷酸铵接枝到聚合物基材上，形成化学键合的复合材料。
2. 结构与性能的关系通过对阻燃聚合物复合材料的结构与性能进行研究，我们发现功能化聚磷酸铵的引入可以有效提高聚合物的阻燃性能。
这主要归因于功能化聚磷酸铵在高温下能够释放出难燃气体，降低聚合物的表面温度，从而达到阻燃的效果。
此外，功能化聚磷酸铵还可以在聚合物基材中形成网状结构，提高聚合物的热稳定性和机械性能。
3. 性能分析通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）等手段对阻燃聚合物复合材料的结构进行表征。
同时，通过垂直燃烧实验、限氧指数（LOI）测试等手段评估其阻燃性能。
结果表明，功能化聚磷酸铵的引入可以显著提高聚合物的阻燃性能和热稳定性。
四、结论本文研究了功能化聚磷酸铵的制备方法及其在阻燃聚合物复合材料中的应用。
阻燃剂——聚磷酸铵合成
聚磷酸铵合成阻燃剂——聚磷酸铵合成1.磷酸一尿素法该法的化学反应式如下：CO(NH2)2 + H2O →CO2 + 2NH3nH3PO4 + (n-1)CO(NH2)2 →(NH4)n + 2PnO3n+1 + (n-4)NH3 + (n-1)CO2该法是国内大部分小厂采用的方法，其优点是设备投资少，操纵简单，缺点是产品质量差，只能生产低聚合度的产品，产生大量的氨气污染环境。
该法工艺为：将计量的尿素和磷酸加进反应器中，加热到80-100℃制得透明溶液，将此溶液放于盘中于烘箱(炉)中，升温到250-300℃反应，此间物料经发泡、聚合、固化后即成为松脆的白色产物，粉碎后即为产品。
2.磷酸二氢铵一尿素法该反应系使磷酸二氢铵与尿素直接反应，控制反应条件可制得高聚合度的产品。
以液体石蜡为反应介质合成APP：在500mL烧杯中加进150mL液体石蜡，加热到200℃，在不断搅拌下将尿素和磷酸二氢铵按一定比例分批加进液体石蜡中，此时反应混合物由黏稠泡沫状液体变成白色固体，大约0.5 h反应即可完成，除往石蜡，将天生物研细，用苯洗往残留的石蜡，冷水洗往产物中的低聚合度产品，烘干，得白色长链APP，苯和石蜡回收使用。
当尿素与磷酸二氢铵的摩尔比为(1.8-2.0)：1.0、230℃反应1h，收率约80%，产品溶解度(100mL水煮沸5min)不超过0.6g，产品的聚合度约30。
显然此法操纵复杂，不适于产业生产。
3. 磷酸氢二铵-五氧化二磷-氨气法该法的反应式如下：(NH4)2HPO4 + P205 + NH3 →3/n(NH4PO4)n该法是20世纪7O年代德国Knapsak ACT公司开发的，适于制造长链APP。
制造APP的反应是一个很复杂的反应，无论什么方法其反应都要经过由固态变得很黏稠的状态，而后再变为固态的过程，该反应使用普通反应设备难以完成，必须在一种具有加热、混合、捏合、粉碎功能的特殊的设备中进行，该法是将等摩尔比的经细粉碎的磷酸氢二铵和五氧化二磷放进上述设备中，在约300℃下通人氨气使之反应，天生水不溶性的APP。
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内继 续氨 化 ，使混 合物 氨 气 与五氧 化 二磷 的含 量 不 少 于７ ％，最后 在 辅助 氨化 器 内进 行 氨化 以达 到 一 ７
定 规格 的产 品 。 。
明 ，反应温 度在 ３ ０ ３０ ，反应 时 间为 １０ ｉ， ０￣ ２ ℃ ５ｒ ｎ ａ
有磷 、氮 ２种元 素 ，在 阻燃 过程 中磷 、氮具 有协 同 阻燃 效应 ，因而阻燃 效果 优 于单含 磷阻燃剂 或单 含
氮阻燃剂［。Ａ Ｐ通式为 （ Ｉ ） ２ｎ ３ １ ５ Ｐ １ Ｎ－ ＋ Ｏｎ ，外观 ｈ Ｐ ＋
呈 白色 粉末 状 ， 中聚 合度 Ｎ在 １－ ０之 间为水溶 其 ０－ － ２
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 ６ ３ ０ ） ４ ０ ０
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 ：Ｔ ２ ． ５ Ｑ １６３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号：１７ —９ ５２ １）２０ ２ －４ ６０９０ （０ １０ ．０ ４０
第４ ０卷
第 ２期
化
工
技
术
与
开
发
、 ．０ Ｎ ｏ２ １ ４ ． Ｆｅ ２０１ ｂ． １
２ １年 ２ ０１ 月
Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｃ ｏ ｏ ｙ＆ Ｄｅ ｌ ｐ ｎ ｆＣｈ ｍｉａ ｎ ｕｓｒ ｖｅｏ ｍｅ ｔｏ ｅ ｃ ｌＩ ｄ ｔｙ
聚 磷 酸铵 的合 成 方法 及 应 用 进 展
报 道 的合 成 的 ＡＰ 的聚合 度都相 对较低 并 以 Ｉ Ｐ 型 聚磷 酸铵 居 多，然而真 正 需求较 大 的是 聚合度 高 的
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 比在 ０５ ｏ６之 间，反应器温 度在 １０ ． ． ￣ ８ ℃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 ７ ％左 右 ，再 进入绝 热氨 化器 ０
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
基 金项 目：四川理工学院大学生创新基金 资助 收稿 日期 ：２ １．００ ０ ０ １．８
第２ 期
李敏等 ：聚磷酸铵的合成方法及应用进展
聚合 时 间和 原料 摩 尔配 比进行 单 因素实 验 ，结 果表
发 的热 点 。 Ｐ Ａ Ｐ有 ６ 晶型 ， 常用 到 的是 Ｉ 型和 种 通 ．
ｎＨ３Ｏ ） 以 Ｐ０ 计 ８％） 刀 ［ ＯＮＨ２ ］ １： ． （ Ｆ ４（ ２ ５ ５ ： Ｃ （ ） ＝ １ ２ ８ 为最佳 工 艺条件 。
张长 水 等 【】 ｌ 以正交 实 验 法 探 讨 了用 磷 酸 和 尿 ｏ
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 １ ． ７： ，预 聚合温度 １０ ８ ℃，固化温 度 ２ ０ ，固化 ４℃
Ｉ． 结构 ，其 中 Ｉ 晶体具 有不规 则外表面 ，由于 Ｉ型 一 型 Ｉ 型晶体 太小 ， 晶胞 参数 难 以确定 ； Ｉ． 具有规 则 Ｉ型
的外表 面 ，它们 均属 正交（ 方） 斜 晶系 ，晶胞 参数 为 ：
ａ ０４ ５ ｎｎ ＝ ． ７ ｎ ＝ ． ６ ｒ ，ｂ ０６ ５ ｍ，ｃ １ ０ ｎ 。 国 内所 ２ ４ ＝ ． ４ ｍｔ ２ １
时 间为 １０ ｎ ６ｍｉ，产 品外观 为 白色 固体 ， 均聚 合度 平
为 ３ ，溶解度 为 ０９ ｇ（０ ｇ水１ 。 ４ ． ・ ０ ８ １ ～ Ｉ 磷 酸法 ． ２
为 １０ ７ ，结果表 明反应温 度 ２ ０ ２ ℃，反应 时 间 ３ ， ｈ
ＡＰ Ｐ的 Ｎ 多数在 ４ ０左右 Ｌ，高聚合度 的 ＡＰ ７ Ｊ Ｐ主要
依靠进 口。
ＡＰ 作 为 膨 胀 型 阻燃 剂 的基 础材 料 被 广泛 应 Ｐ 用 于 阻燃 领 域 ，随着 全 球 阻 燃剂 朝 无 卤化 方 向发 展 ， Ａ Ｐ为主 要原 料 的膨胀 型阻燃剂成 为研 究开 以 Ｐ
性 ，称 为短 链 ＡＰ ；Ｎ 大于 ２ Ｐ ０为水难 溶性 的长链 Ａ ｐ６ ｐ ［。Ｎ 的高低 是影 响 Ａ Ｐ性 能 的主 要 因素 。国 １ Ｐ
１１ 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
一
聚磷 酸铵（ ｍｍｏ ｉｍ ｏ ｐ ｏｐ ａ ，ＡＰ ）是 ａ ｎｕ ｐ ｌ ｈ ｓｈ ｔ ｙ ｅ Ｐ 种重 要 的无 卤磷 系 阻 燃 剂 【４ ｌ］ － ，其 分子 中同 时含
温 中 和 法 ， ＰＯ５ ３ Ｏ 高 温 气 相 反 应 法 ， ２ － 一 ＮＨ Ｈ２ Ｎ Ｈ２Ｏ４ Ｃ （ ］２ 缩 合法 ，￣ Ｈ４ Ｐ 和 Ｏ Ｎ －） －２ １ 不 同的用 途合成 的方法 也不一 样 。 －Ｐ ４ ￣， Ｉ０和 － ２ Ｉ ３ 缩 合法 以及 Ｈ Ｐ ４ ＮＨ 缩合 法等 。 据聚 磷酸 铵 ３ｏ 和 ３ 根
色 干燥 固体 ，冷却后 得到成 品 。
外 常 见 Ａ Ｐ 的 Ｎ 可 达 几 百 甚 至 上 千 ， 如 德 国 Ｐ
Ｈ ｅｈ ｔ Ｅ ｏｉ４ ２ ｏ ｅ ｓ 的 ｘ ｌ ２ ，Ｎ ＞７ ０ 目前我 国生产 的 ｔ ０。
李茂 林等ｔ以 ８％的磷 酸和尿 素 为原料探 究 了 ９ ５ １
聚磷 酸铵 生产 的最 佳工 艺条件 ，合 成 的产 品聚 合度