低聚磷酸铵的合成及其在灭火剂中的应用
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。
聚磷酸铵化学试剂
聚磷酸铵化学试剂
聚磷酸铵是一种常用的化学试剂，也称为PPA，它的化学式为(NH4PO3)n。
它由重铵盐和磷酸反应生成，可以用作消防灭火剂、阻燃剂、粘合剂、晶体生长改性剂等。
聚磷酸铵的基本性质：
外观：白色粉末
相对分子质量：（NH4PO3）n
熔点：180-200℃
密度：1.9
热稳定性：不溶于水，在水中不稳定，易水解为磷酸和铵盐。
1.防火材料：
由于聚磷酸铵的磷酸基团可以形成玻璃状化合物，在受到高温时可以抑制燃点的提高
和物质的燃烧。
因此，PPA可以用作一种有效的阻燃剂。
2.水处理剂：
聚磷酸铵可以用于水处理中的软化剂和缩小膨胀剂，在水中可以与钙、镁离子形成不
溶的盐类，从而防止硬水的产生。
聚磷酸铵可以用于表面处理剂，在金属表面形成一种保护膜，起到防腐、防锈、防蚀
等作用。
4.其他用途：
聚磷酸铵还可以用作粘合剂、晶体生长改性剂、填料等。
在生物医药领域，聚磷酸铵
也有着广泛的应用，可以作为细胞生长材料和药物缓释的载体。
总之，聚磷酸铵是一种很重要的化学试剂，可以应用于许多领域，是很实用的阻燃剂、水处理剂、表面处理剂和粘合剂。
由于其在生物医药领域的广泛应用，还具有很大的发展
前景。
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。
聚磷酸铵阻燃剂配方
聚磷酸铵阻燃剂配方聚磷酸铵（Ammonium Polyphosphate，简称APP）是一种常用的阻燃剂。
它具有良好的耐热性、低毒性、低烟密度和高阻燃效果等优点，在建筑材料、电子产品、塑料和橡胶制品等广泛应用。
本文将从深度和广度两个标准，对聚磷酸铵阻燃剂的配方进行评估和探讨。
一、聚磷酸铵阻燃剂配方的基本构成（1）聚磷酸铵：作为主要的阻燃剂成分，聚磷酸铵能够在高温下释放出阻燃气体，有效减缓火焰的蔓延速度，起到阻燃的作用。
（2）磷酸盐化合物：作为辅助配方成分，磷酸盐化合物能够与聚磷酸铵发生化学反应，提高阻燃效果，使其具有更好的耐热性和氧化性能。
（3）填料：填料可以调节聚磷酸铵阻燃剂的粘度和流动性，保证阻燃剂在加工和应用过程中的稳定性。
二、聚磷酸铵阻燃剂配方的优化策略（1）优化聚磷酸铵与磷酸盐化合物的配比：通过调整聚磷酸铵与磷酸盐化合物的配比，可以控制阻燃剂的热解温度和释放速率，从而提高阻燃效果和耐热性。
（2）选择合适的填料：根据材料的具体要求，选择适合的填料，可以提高阻燃剂的加工性能和阻燃效果，同时降低成本。
（3）添加协同助剂：适量添加协同助剂，如氮、硼等元素，可以提高聚磷酸铵阻燃剂的稳定性和阻燃效果。
（4）应用新技术：利用纳米技术、包覆技术等新技术手段，可以提高聚磷酸铵阻燃剂的分散性和稳定性，进一步优化配方。
三、聚磷酸铵阻燃剂配方的应用案例（1）建筑材料：在建筑防火材料中广泛应用，如耐火涂料、防火门窗等。
通过优化配方，可以提高材料的阻燃等级，增强耐火性能。
（2）电子产品：在电子产品的阻燃材料中应用，如电路板、电缆等。
聚磷酸铵阻燃剂可以有效阻止电子产品在发生故障时燃烧，降低火灾风险。
（3）塑料和橡胶制品：在塑料和橡胶制品中使用聚磷酸铵阻燃剂，可以提高材料的阻燃性能，延缓火焰蔓延速度，减小火灾损失。
聚磷酸铵阻燃剂在配方中的选择和优化非常重要。
通过合理配比、选择合适的填料、添加协同助剂以及应用新技术，可以进一步提高阻燃剂的性能和安全性。
聚磷酸铵的制备与阻燃性能测试
聚磷酸铵的制备及阻燃性能测试一、实验目的1.了解聚磷酸铵的用途及把握其合成方式。
2.把握阻燃性能测试的一样方式。
二、实验原理1. 聚磷酸铵的制备聚磷酸铵（APP）是近十连年来进展起来的一种重要的无机阻燃剂，普遍用于塑料、纤维、纸张、橡胶、木材等的阻燃，并可用于配制耐火涂料。
APP含磷、氮量大，热稳固性好，水溶性小，近于中性。
同时，它具有分散性好，比重小，毒性低和价钱低廉的特点。
其结构式为(NH4)n+2P n O3n+1。
APP有水溶性（n为10∼20）及水难溶性（n> 20）两种。
作为阻燃剂的n一样大于 25。
其合成方式要紧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。
在尿素和磷酸二氢胺反映体系中，存在以下反映：CO(NH2)2+2NH4H2PO4⟶(NH4)2P2O4+CO2(NH4)2P2O7+CO(NH2)2⟶2n(NH4)n+2P n O3n+1+4NH3+CO2当n 专门大时，产物可写成(NH4PO3)。
2.氧指数测定物质燃烧时,需要消耗大量的氧气,不同的可燃物,燃烧时需要消耗的氧气量不同,通过对物质燃烧进程中消耗最低氧气量的测定,计算出物质的氧指数值,能够评判物质的燃烧性能。
所谓氧指数（Oxygen index），是指在规定的实验条件下，试样在氧氮混合气流中，维持平稳燃烧（即进行有焰燃烧）所需的最低氧气浓度，以氧所占的体积百分数的数值表示（即在该物质引燃后，能维持燃烧50mm 长或燃烧时刻3min时所需要的氧、氮混合气体中最低氧的体积百分比浓度）。
作为判定材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度超级有效。
一样以为，OI<27的属易燃材料,27≤OI<32的属可燃材料,OI≥32的属难燃材料。
氧指数的测试方式，确实是把必然尺寸的试样用试样夹垂直夹持于透明燃烧筒内，其中有按必然比例混合的向上流动的氧氮气流。
点着试样的上端，观看随后的燃烧现象，记录持续燃烧时刻或燃烧过的距离，试样的燃烧时刻超过3min 或火焰前沿超过50mm标线时，就降低氧浓度，试样的燃烧时刻不足3min或火焰前沿不到标线时，就增加氧浓度，如此反复操作，从上下双侧慢慢接近规定值，至二者的浓度差小于％。
聚磷酸铵阻燃剂配方
聚磷酸铵阻燃剂配方一、什么是聚磷酸铵阻燃剂？聚磷酸铵阻燃剂是一种常用的无机阻燃剂，其化学式为（NH4PO3）n。
它具有良好的阻燃性能，可以在高温下生成无烟、无毒、无味的气体，形成保护层，从而起到防火的作用。
二、聚磷酸铵阻燃剂的配方1. 聚磷酸铵：主要成分，占配方总量的70%~90%。
2. 碳酸钙：可增加材料硬度和密度，提高材料的机械强度和耐久性。
占配方总量的5%~20%。
3. 氧化镁：可增加材料密度和硬度，提高材料的机械强度。
占配方总量的2%~10%。
4. 三氧化二锑：可增加材料密度和硬度，提高材料的机械强度。
同时也是一种良好的阻燃剂。
占配方总量的2%~10%。
5. 润滑剂：可减少摩擦力和粘附力，提高材料的加工性能。
占配方总量的1%~5%。
6. 抗氧化剂：可延长材料使用寿命，防止老化和劣化。
占配方总量的1%~5%。
7. 其他添加剂：根据具体需要添加，如增塑剂、稳定剂、颜料等。
三、聚磷酸铵阻燃剂的应用聚磷酸铵阻燃剂广泛应用于各种塑料、橡胶、纤维等材料中，如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等。
它可以提高材料的阻燃性能，降低火灾事故发生率，保障人们的生命财产安全。
四、聚磷酸铵阻燃剂的优缺点优点：1. 阻燃性能好：可以在高温下生成无毒无味无色的气体，形成保护层，从而起到良好的防火作用。
2. 环保安全：不含有机溶剂和卤素元素，不会对环境造成污染和危害。
3. 价格低廉：相对于有机阻燃剂，聚磷酸铵阻燃剂的价格更加低廉。
缺点：1. 阻燃效果受材料配方和生产工艺影响较大。
2. 对材料的物理性能有一定影响，如硬度、强度等。
3. 不能单独使用，需要与其他添加剂配合使用，增加生产成本。
五、结语聚磷酸铵阻燃剂是一种常用的无机阻燃剂，具有良好的阻燃性能和环保安全等优点。
在各种塑料、橡胶、纤维等材料中广泛应用。
但它的阻燃效果受到材料配方和生产工艺的影响较大，在实际应用中需要注意调整配方和改进工艺。
聚磷酸铵灭火的原理
聚磷酸铵灭火的原理
聚磷酸铵是一种常用的灭火剂，其灭火原理是通过吸收燃烧物表面的热量和燃烧产物中的燃料，从而降低燃烧物的温度，削弱火焰的能量，最终达到灭火的目的。
聚磷酸铵的灭火原理可以用以下几个步骤来解释。
首先，当聚磷酸铵喷洒到燃烧物表面时，它会迅速吸收燃烧物表面的热量。
这是因为聚磷酸铵具有很高的吸热能力，能够迅速吸收大量的热量。
通过吸收热量，聚磷酸铵将燃烧物表面的温度迅速降低，减少了火焰的热能。
聚磷酸铵还可以与燃烧产物中的燃料发生化学反应。
燃烧产物中的燃料通常是一些易燃物质，如烃类、脂类等。
聚磷酸铵中的磷元素可以与这些燃料发生反应，形成不易燃烧的磷化合物。
这些磷化合物具有较高的稳定性，不易再次燃烧，从而减缓了火势的蔓延。
聚磷酸铵还可以抑制燃烧过程中的自由基反应。
自由基是燃烧过程中产生的一种高活性物质，它们能够进一步引发燃烧反应，加剧火势。
聚磷酸铵中的磷元素可以与自由基发生反应，从而抑制了自由基的活性，减缓了燃烧反应的速度。
聚磷酸铵灭火的原理主要包括吸热降温、与燃料反应和抑制自由基反应。
通过这些机制的相互作用，聚磷酸铵能够有效地降低燃烧物的温度，减缓火势的蔓延，最终实现灭火的效果。
聚磷酸铵的灭火
原理在实践中得到了广泛应用，并展现了其出色的灭火效果。
低水溶解度聚磷酸铵(lapp)的制备与表征
低水溶解度聚磷酸铵（LAPP）是一种具有低水溶解度的聚合物，在农业中常用作有机肥料。
LAPP 的制备方法通常有两种，即酸解法和磷酸盐法。
酸解法：
这种方法通常需要用到的原料有磷酸、氯化铵、硫酸和纯水。
首先，将磷酸和氯化铵加入纯水中，加热至80-90℃，然后加入硫酸。
加热至120-150℃，使磷酸和氯化铵聚合反应。
之后，冷却到室温，过滤、洗涤、干燥即可得到LAPP。
磷酸盐法：
这种方法通常需要用到的原料有磷酸、氯化铵、硫酸和纯水。
首先，将磷酸和氯化铵加入纯水中，加热至60-80℃，然后加入硫酸。
加热至80-100℃，使磷酸和氯化铵聚合反应。
之后，冷却到室温，过滤、洗涤、干燥即可得到LAPP。
表征LAPP 的方法有很多，常用的有：
1.含磷量测定：可以使用磷酸铁酸盐法测定LAPP 中磷的含量。
2.质量分数测定：可以使用称量法或燃烧法测定LAPP 的质量分数。
3.聚合度测定：可以使用沸点法或聚磷酸盐结晶法测定LAPP 的聚
合度。
4.分子量测定：可以使用沸点法、分子量分布测定法或粒径分布测
定法测定LAPP 的分子量。
5.溶解度测定：可以使用溶解度测定法测定LAPP 的溶解度。
《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。
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2001 年 12 月 低聚磷酸铵的合成及其在灭火剂中的应用 胡炳成等 · 31 ·
用它来制作灭火剂可以降低灭火剂的成本。 本文在研究低聚磷酸铵合成条件的基础上, 通过加入灭火剂的其它组分来控制聚合反应 进行, 同时制得低聚磷酸铵干粉灭火剂。文中 列出了该灭火剂的性能检测结果。 2 实验 2. 1 合成实验
1 引言 以磷酸二氢铵为主要成分的灭火剂被称
为通用型干粉灭火剂。它不仅能灭平面火, 而 且能灭三维空间火。 这是由于磷酸盐能在高 温条件下分解产生玻璃层状残留物覆盖在燃 烧物表面, 阻止空气与可燃物的接触, 从而阻 止燃烧。 当覆盖物达到一定的厚度还能防止 复燃。另外, 磷酸二氢铵分解时吸收大量的热 量, 可以降低燃烧物的温度而抑止燃烧反应, 同时产生的氨气也具有灭火作用。 正是由于
在灭火剂中各投入物料的摩尔比为: 尿 素∶磷酸∶EF 粉∶硫酸铵= 2∶1∶1∶015, 另加入少量干凝硅胶和甲基硅油, 物理性能 测试结果见表 5 和图 1。 表 5 中的粒度分布 数据由图 1 中曲线计算而得。
表 5 低聚磷酸铵灭火剂的主要物理性能
项 目
实测值
松密度 g·cm - 3 针入度 mm 烧结点℃
尔比 1. 8 保持不变, 所得结果见表 3; 在反应
物摩尔比因素实验中, 反应时间 15 m in、反
应温度 130℃保持不变, 所得结果见表 4。
表 2 反应时间对聚合度的影响
聚合反应 时间 m in 5 聚合度 n 6
8 11 14 17 20 25 7 8 9 9 10 11
表 3 反应温度对聚合度的影响
聚合反应 温度 ℃ 128 130 132 134 136 138 140 聚合度 n 6 8 9 10 12 13 15
表 4 反应物摩尔比对聚合度的影响
反应物 摩尔比 1. 6 1. 8 2. 0 2. 1 2. 3 2. 7 3. 0 聚合度 n 6 8 9 10 8 6 4
看出。随着反应物摩尔比的增加, 聚合度的增 加趋于停止, 当反应摩尔比在 212 以上时, 聚 合度开始下降, 甚至得到的产物难以固化。
·3 0· 爆 破 器 材 Exp lo sive M aterials 第 30 卷第 6 期
低聚磷酸铵的合成及其在灭火剂中的应用
胡炳成 吕春绪 刘祖亮 周新利 南京理工大学 (南京, 210094)
[ 摘 要 ] 工业上用作阻燃剂的聚磷酸铵一般具有长链结构, 其聚合度 n ≥ 20, 短链的低聚磷酸 铵 (n ≤ 10) 由于反应条件的难以控制, 以及干燥困难而没有得到应用。 但低聚磷酸铵具有较低的 熔点和烧结点, 用来灭火时能迅速分解形成膜层覆盖于燃烧物表面使火焰熄灭。 该文研究了以磷 酸和尿素合成低聚磷酸铵的合成条件, 测定了以低聚磷酸铵为主要成分的干粉灭火剂的主要物理 性能和灭火性能。 结果表明, 该灭火剂的性能指标达到了相关国家标准的要求。 [ 关键词 ] 低聚磷酸铵 聚合度 烧结点 干粉灭火剂 [ 分类号 ] TJ 53+ 3
根据以上分析, 并考虑到产物的转化率, 确定聚合反应的最佳反应条件如下: 反应温 度 130℃, 反应时间 14 m in～ 16 m in, 反应摩 尔比为 210。 然后按此条件进行了多次验证 实验, 结果得到产物聚合度的平均值 n≈ 9 , 所得产物经干燥后测定熔点为 141℃, 烧结 点为 183℃。 3. 3 灭火剂物理性能测试结果
松密度的测试方法: 将 100 g 试样置于 250 m l 具塞量筒中, 以 2 s 一个周期将量筒 颠倒 10 个周期, 此时试样在量筒中的堆积密 度即为松密度。
针入度的测试方法: 将装有 50 g 试样的 烧杯置于 ZB SX 292 型震筛机上震动 5 m in 后, 在温度为 (21±3) ℃、相对湿度为 78% 的
实验中所用的试剂有 85% 磷酸、尿素、 氢氧化钠, 均为化学纯。 反应方程式为[4]:
△ (n - 1) CO (N H 2) 2 + nH 3PO 4
(N H 4) n+ 2PnO 3n+ 1 + (n - 4)N H 3 + (n - 1) CO 2
在 250 m l 三口烧瓶中加入 28. 3 m l 的 磷酸 (0. 41 m o l) , 加热升温, 边搅拌边加入计 量好的尿素, 控制温度不要超过 80℃。 待尿 素全部溶解完后, 将溶液进一步升温, 经发 泡、聚合、固化三个阶段可得到白色固体, 即 低聚磷酸铵。产生的气体经回流冷凝、水洗后 用 1. 0 m o l·l- 1的氢氧化钠溶液吸收。 2. 2 灭火剂的制备
聚合度 n CO 2 g NH3 g
表 1 不 同 聚 合 度 条 件 下 的 气 体 生 成 量
5 14. 43 1. 39
6 15. 03 2. 32
7 15. 46 2. 99
8 15. 79 3. 49
9 16. 04 3. 87
10 16. 24 4. 18
11 16. 40 4. 44
Hale Waihona Puke 12 16. 54 4. 65
主要原料有 85% 磷酸、尿素、硫酸铵、EF 粉 (一种天然矿石, 主要含磷酸钙、碳酸钙等 物质)、干凝硅胶、甲基硅油, 均为工业品。 按 合成实验中确定的反应条件, 先将磷酸与尿 素聚合, 在聚合反应的后期加入硫酸铵、EF 粉等物料, 经干燥、粗碎、筛选后再细碎, 加入 甲基硅油硅化处理, 即得到最终产品。 2. 3 灭火剂物理性能测试
Appl ica tion of Resisting Sta tic and D ispersing Agen t in TNT Gr ind ing by Ba ll M ill
H uang W enyao, Guo Ziru H ua inan In stitu te of T echno logy (A nhu i, 232001)
磷酸铵盐干粉的这些特点, 有人认为, 它已成 为替代哈龙 (卤代烷灭火剂) 充装手提式灭火 器的最理想产品。 然而磷酸铵盐干粉灭火剂 由于价格较高而难以得到推广使用[1]。 低聚 磷酸铵是控制磷酸与尿素的聚合反应而得到 的产物, 其熔点和烧结点较低, 在火焰温度下 能迅速熔化产生流动, 渗透到可燃物的气孔 内隔绝空气, 并进一步聚合再分解成膜, 因而 它能迅速覆盖燃烧物的立体层面, 使火焰熄 灭, 同时还能产生大量的氨气和水蒸气[2, 3]。
条件下增湿 24 h, 再移入温度为 (48±3) ℃ 的电热恒温干燥箱内烘 24 h, 然后用 L ZR 24 型数显针入度仪测量其针入度。
干粉粒径分布的测试则通过 M A ST ER S IZER 22000 型粒径仪来完成。 2. 4 灭火效能的测定
将 3 kg 制备好的干粉装入M F 3 型干粉 灭火器内充压, 用 3. 8 l 的 90 号车用汽油将 由 78 根 干 松 木 ( 规 格 38mm × 38mm × 651mm , 含水率 9%～ 13% ) 钉成的木垛 (13 层, 每层 6 根) 引燃, 预燃 8 m in 后, 打开灭火 器开始灭火, 火灭后计时, 到 15 m in 时观察 木垛有无复燃或阴燃现象。 操作过程按照 GB 15060294 (磷酸铵盐干粉灭火剂) 的要求 来进行。 3 结果与讨论 3. 1 聚合度的测试原理和方法
验可以得到各因素对聚合度的影响规律, 并
优化出合成目标产物的最佳反应条件。 反应
中加入过量的尿素以保证磷酸完全反应, 每
次反应磷酸的投入量为 0. 41 m o l。在反应时
间因素实验中, 反应温度 130℃、反应物摩尔
比 1. 8 保持不变, 所得结果见表 2; 在反应温
度因素实验中, 反应时间 15 m in、反应物摩
0. 85 18. 0 230
250Λm 以上 粒度分布×100 250Λm～ 63Λm
63Λm～ 40Λm 底盘
5. 44 10. 77 15. 01 68. 79
标准值 ≥0. 80 ≥16. 0
-
0 5～ 20 5～ 20 ≥45
由表 2 和表 3 可见, 随着反应时间的延 长、反应温度的上升, 聚合程度加深。 由于反 应的放热性, 聚合反应随着反应温度的升高 而加剧, 聚合度随温度的上升增加迅速。因此 应特别注意控制反应温度。另外, 该反应在机 理上属逐步缩合聚合反应, 其特点是反应发 生在单体所携带的官能团上, 如磷酸的- O H 基团、尿素的- N H 2 基团。在这种情况下, 某 一种反应物过量, 可以导致聚合物链的端基 官能团失去继续反应的能力, 即使分子链的 增长得到控制。 这一点从表 4 的结果也可以
图 1 低聚磷酸铵灭火剂粒度分布曲线
表 5 中的数据表明, 低聚磷酸铵灭火剂 的主要物理性能指标满足标准 (含磷酸二氢 铵 70% ) 的要求。 表中所列各项反映了灭火 剂的最主要性能。其中, 针入度指标用来表示 灭火剂的抗结块性, 反映了灭火剂在贮存期 内的使用性能。 干粉的烧结点指使干粉固化 所需的最低温度。 鉴于一般木材的燃烧温度
13 16. 65 4. 83
·3 2· 爆 破 器 材 Exp lo sive M aterials 第 30 卷第 6 期
3. 2 影响聚合度的因素及聚合反应条件的
确定
影响聚合度的因素有聚合反应时间、温
度以及反应物摩尔比 (尿素∶磷酸)。 按照前
面所述的实验方法和操作步骤, 通过因素实
Chen J ieheng Gu izhou Pan jiang 671 facto ry (Gu izhou, 551400)
Zhao Yongw en L iaon ing B enx i 715 facto ry (L iaon ing, 117104)
[AB STRA CT ] In th is p ap er, the m echan ism of sta tic p roducing w hen TN T g rind in ba ll m ill and the p rincip le of resisting sta tic electricity d isp ersing agen t a re ana lyzed. T he test resu lts show ed tha t it w a s effective to im p rove the sta tic safety and p a rticle size of TN T. It is va luab le fo r p rom o ting exp lo sion p rop erties such a s detona tion velocity of the N o. 2 rock pow dered AN 2TN T exp lo sive. [ KEY W O RD S ] resisting sta tic electricity d isp ersing agen t, TN T , sta tic safety, detona tion ve lo c ity