水溶性聚磷酸铵的纸张阻燃
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。
P-B杂化预聚物嵌段水性PU书画纸张胶粘剂性能研究
P-B杂化预聚物嵌段水性PU书画纸张胶粘剂性能研究作者：黄婉林聂刚王芳娟来源：《粘接》2023年第11期摘要：以磷-硼杂化预聚物为基础，通过逐步加聚的方法制备阻燃水性聚氨酯。
将这种阻燃水性聚氨酯与聚磷酸铵等进行复合，加工成P-B杂化预聚物嵌段水性PU书画纸张胶粘剂。
采用红外光谱法等方法对胶粘剂结构与稳定性进行测试，对比添加/未添加胶粘剂的纸张疏水性、耐高温性、耐折度、抗张指数、挺度等的差异。
结果表明，制备的这一胶粘剂可以较为明显地提升一般书画纸张的疏水性、耐高温性、物理强度等，综合性能优于不添加胶粘剂及添加一般胶粘剂的书画用纸。
关键词：磷-硼杂化预聚物；嵌段水性聚氨酯；书画用纸；胶粘剂中图分类号：TQ437+.2文献标志码：A文章编号：1001-5922（2023）11-0001-05Study on properties of sizing agent for P-B hybrid prepolymer block water-based PU painting paperHUANG Wanlin1，NIE Gang2，WANG Fangjuan1（1.Yangling Vocational&Technical College，Yangling 712100，Shaanxi Chian；2.Northwest A＆F University，Yangling 712100，Shaanxi China）Abstract：In this paper，flame retardant waterborne polyurethane was prepared by stepwise addition polymerization based on phosphorus-boron hybrid prepolymer.The flame retardant waterborne polyurethane was compounded with ammonium polyphosphate and processed into P-B hybrid prepolymer block waterborne PU painting paper sizing agent.The structure and stability of sizing agent were tested by infrared spectroscopy and other methods，and the differences of hydrophobicity，high temperature resistance，folding resistance，tensile index and stiffness of the paper with or without sizing agent were compared.The results show that the sizing agent prepared in this paper can significantly improve the hydrophobicity，high temperature resistance and physical strength of general painting and calligraphy paper，and its comprehensive properties are better than those without sizing agent or with general sizing agent.Key words：phosphorus-boron hybrid prepolymer;block waterborne polyurethane;painting and calligraphy paper;sizing agent膠粘剂对改善纸张性能具有至关重要的作用。
聚磷酸铵密胺树脂微胶囊的性能表征
聚磷酸铵密胺树脂微胶囊的性能表征李运涛;陈蕊;王慧霞;马骏【摘要】以密胺树脂(MF)为囊材,对聚磷酸铵(APP)进行包覆,得到聚磷酸铵密胺树脂微胶囊(MFAPP)阻燃剂,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和X 射线光电子能谱(XPS)等手段表征了MFAPP阻燃剂的核壳结构；并将MFAPP进行浆内添加,测试纸张的阻燃性能.实验结果表明,APP被MF较好包覆,所得微胶囊表面致密、光滑；溶解度实验表明,当包覆率≥20％,温度为20℃时,MFAPP的溶解度约为0.11 g/100 g水,一定程度上说明APP被完全包覆.将MFAPP应用于纸张中,当MFAPP用量为35％或与季戊四醇复配使用时,纸张均能获得优良的阻燃性能.%A microencapsulated flame retardant MFAPP with ammonium polyphosphate (APP) as the core and melamine-formaldehyde resin (MF)as the shell was prepared by in-situ polymerization.The chemical structure of MFAPP was characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR),Scanning Electron Microscope (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).The product had good water resistant property,its solubility was as low as 0.11 g/100 g when the encapsulato rate was above 20％and the temperature was 20℃.The flame resistance of the paper containing MFAPP was erabreated by Limited Oxygen Index (LOI) and UL 94 tests.The results showed that the paper had excellent flame resistance when the concentration of MFAPP in the pulp was 35％ or it was used combined with pentaerythritol (PER).【期刊名称】《中国造纸》【年(卷),期】2013(032)007【总页数】4页(P21-24)【关键词】密胺树脂;微胶囊;聚磷酸铵;阻燃【作者】李运涛;陈蕊;王慧霞;马骏【作者单位】陕西科技大学化学化工学院,轻化工化学与技术教育部重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学化学化工学院,轻化工化学与技术教育部重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学化学化工学院,轻化工化学与技术教育部重点实验室,陕西西安,710021;陕西科技大学化学化工学院,轻化工化学与技术教育部重点实验室,陕西西安,710021【正文语种】中文【中图分类】TS761.2聚磷酸铵 (APP)是一种性能优良的无卤阻燃剂，具有高效、抑烟、无毒、价廉等优点，广泛用于涂料、塑料、木材、纸张、橡胶等的阻燃［1-2］。
聚磷酸铵的改性研究进展
聚磷酸铵的改性研究进展张 亨(锦西化工研究院，辽宁葫芦岛125000)摘要：介绍了无机高分子化合物阻燃剂聚磷酸铵的性质、生产过程、产品标准和阻燃应用。
综述了聚磷酸铵十年来的性能、改性研究情况。
关键词：无机阻燃剂；聚磷酸铵；性质；合成；改性；用途DOI：10.3969/.12-1350(tq).2012.03.003聚磷酸铵是一种含磷、氮的无机聚合物，作为膨胀型阻燃剂[1-7]的基础材料，具有含磷量高、含氮量大、热稳定性好、水溶性低、阻燃效能持久等优点，应用比较广泛。
可用于软聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯-氯乙烯共聚物、丙烯酸类乳液、聚氨酯、酚醛树脂、纤维材料、橡胶、纸张、木材等的阻燃，还可用于森林、煤田和大面积灭火。
聚磷酸铵的另一个重要用途是作为酸源，与炭源及气源并用，组成膨胀型阻燃剂或用于膨胀型防火涂料。
1发展历史[8]聚磷酸铵于1857年首次由五氧化二磷和氨反应生成，1965年美国孟山都公司最早工业化开发成功，起初主要用作肥料（具有缓释和螯合作用）和森林灭火剂，随后前西德、前苏联和日本等国家开始大量生产投入应用。
目前聚磷酸铵主要用于防火涂料和合成材料阻燃剂。
现在已有高聚合度聚磷酸铵投入市场，德国Hoechst公司生产的Exolit APP422产品的聚合度超过700，且具有较高的白度指数。
与现状我国于上世纪80年代开始聚磷酸铵的合成和应用研究，发展迅速，但企业分散，单套装置规作者简介：张亨（1967－），男，理学硕士，高级工程师。
模小，目前总产量15kt/a左右，生产厂家约100家。
年产量达1000吨的5家左右，大部分企业产量300t/a左右。
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。
国内生产设备不具备集加热、搅拌、捏合为一体的要求，产品聚合度一般只有40左右，大于100的极少。
因此产品的应用范围窄，主要用于防火涂料，在聚烯烃等材料的阻燃中应用还不多，与国外先进水平相比，我国聚磷酸铵产品质量和数量尚存在较大差距。
纸张阻燃剂——精选推荐
纸张阻燃剂马永生( 潍坊学院化学化工系, 山东潍坊261061)中图分类号: TS727文献标识码: B阻燃纸属于特种纸的范畴, 是指着火时具有抑制火焰蔓延性能( 即具有火焰自消性) 的纸张。
目前阻燃纸主要有两大类: 一类是以石棉、矿棉、玻璃纤维、海泡石纤维等无机纤维为主要成分, 另一类是在纸浆中添加各种阻燃剂或浸渍涂布制成的具有阻燃效果的纸制品。
在本文中阻燃纸指的是第二类。
解产生大量不燃性气体, 如水、二氧化碳、氨气等。
这些不燃性气体将可燃性气体浓度稀释到可燃浓度范围以下, 以阻止燃烧的发生。
抑制效应: 高聚物的燃烧主要是OH自由基产生连锁反应, 此类物质具有与OH 自由基反复反应生成H2O 的能力, 结果抑制了产生自由基的连锁反应。
阻燃剂的功能贯穿于物体燃烧的全过程[5]。
当物体起燃后阻燃剂的作用反映在几个方面: 首先它使周围环境降温,随着温度的降低有助于燃烧逐步终止。
作用之二是分解并释放出N2、C O2 等不可燃气体, 阻断燃烧物与氧的接触, 并起到稀释氧的作用。
作用之三是生成能抑制燃烧的物质, 例如含卤阻燃剂具有此种功能, 在燃烧中生成卤系游离基,可捕捉可燃基团。
含磷类阻燃剂也具备此种功能, 燃烧中生成偏磷酸, 在空气和可燃物之间形成一道隔离屏障。
1.2 纸张阻燃剂的分类此类阻燃剂的作用机理主要是利用了隔离效应和抑制效应。
另外阻燃剂在受热时产生密度比空气大且不易燃的卤化氢气体, 覆盖到纸及纸制品的表面, 形成了一层保护膜, 从而使燃烧减慢或熄灭。
1.2.3 磷系阻燃剂磷系阻燃剂主要有磷酸氢盐、磷酸铵盐、聚磷酸氨和磷酸酯衍生物等。
最初应用的是磷酸氢盐, 现在应用的主要为有机化合物, 如聚磷酸铵、磷酸酯衍生物。
含磷化合物的阻燃机理也主要利用了隔离效应: 磷化物受热分解所产生的酸, 如磷酸、偏磷酸等, 在较高温度下和纤维作用, 碳化生成焦碳层附着在纸及纸制品表面, 隔绝了和空气的作用, 同时又防止和减少了甲烷、一氧化碳等气体的生成和逸出, 起到了阻燃的作用。
环保型阻燃剂聚磷酸铵合成工艺研究
果见 表 ４ 。固化时 间太短 。 聚磷 酸铵 不 能充分 发泡 固 化： 固化 时 间过 长 ， 会使 聚磷 酸铵有 轻微 分解 。固化 时间过 长和过 短均 会导致 聚磷 酸铵 的五氧化 二磷 含
质 的量 比对产 品 的影 响 ， 结果 见表 １ 尿 素在 合成 聚 。 磷 酸 铵时 既是 缩合 剂 ． 同时还 是氨 化剂 和助溶 剂 ． 尿
关键词 ： 聚磷 酸铵 ； 燃 剂 ； 合 度 阻 聚 中 图 分 类 号 ：Ｑ １ ． Ｔ １３ ９ ７ 文 献 标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６ ４ ９ （０２ ０ — ０ １ ０ １０ — ９ ０ ２ １ ）４ ０ １－ ２
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｙ ｔ ｓｓｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｆ ｎ ｉ ｏ ｍｅ ｔｆ ｉ ｎ ｌ ｍ ｍ ｏ ｉ ｍ ｏ ｙ ｈ ｓ ｈ ｔ ｒ ｅ ａ ｄ ｎ ｔ ｄ ｎ ｓ ｎ ｈｅ ｉ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｖ ｒ ｎ ｎ －ｒｅ ｄ ｙ ａ ｅ ｅ ｎ ｕ ｐ ｌ ｐ ｏ ｐ ａ ｅｆ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ
艺方 案
使 用 已开 始转 向无 卤体 系 。 阻燃 、 高 高安 全 、 毒 、 低 低 烟 、无 腐 蚀性 气体 产 生 的无 卤型阻燃 材 料成 为 近年 来 阻燃 材 料研 发 的趋 势 ．非 卤代阻燃 剂 的需 求将 是
聚磷酸铵结构
聚磷酸铵结构
聚磷酸铵是一种无机高分子化合物，其化学式为(NH4PO3)n，其中n
为聚合度。
聚磷酸铵是一种白色粉末，易溶于水，具有良好的阻燃性
能和热稳定性，因此被广泛应用于防火材料、电子材料、涂料等领域。
聚磷酸铵的结构是由磷酸铵分子通过缩合反应形成的。
磷酸铵分子是
由一个磷酸根离子和一个铵离子组成的，其化学式为NH4H2PO4。
在高温下，磷酸铵分子会发生缩合反应，形成聚合度不同的聚磷酸铵分子。
聚磷酸铵的结构中，磷酸铵分子通过氧原子和磷原子之间的化学键相连，形成了一个线性的聚合物链。
聚合物链上的磷酸铵分子之间通过
氢键相互作用，形成了一个三维的网状结构。
这种结构使得聚磷酸铵
具有良好的热稳定性和阻燃性能。
聚磷酸铵的结构中，磷酸铵分子的缩合反应是一个放热反应，因此需
要在高温下进行。
在缩合反应过程中，磷酸铵分子会失去一部分水分子，形成聚合度更高的聚磷酸铵分子。
聚磷酸铵的聚合度越高，其分
子量越大，热稳定性和阻燃性能也越好。
总之，聚磷酸铵是一种具有良好热稳定性和阻燃性能的无机高分子化
合物。
其结构是由磷酸铵分子通过缩合反应形成的，具有线性聚合物链和三维网状结构。
聚磷酸铵的聚合度越高，其分子量越大，热稳定性和阻燃性能也越好。
聚磷酸铵(APP)
成企鑫聚磷酸铵（APP）产品说明书
一、产品简介
聚磷酸铵又称多聚磷酸铵或缩聚磷酸铵(简称APP)，聚磷酸铵（APP）属于无机磷系阻燃剂，是一种重要的无卤磷系阻燃剂，其分子中同时含有磷、氮2中元素，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。
聚磷酸铵具有含磷量大、含氮量高、热稳定性好、吸湿性小、分散性好、毒性低、抑烟等特点，可以与其他阻...
二、各项性能指标
三、用途四、包装
●塑料、橡胶●复合纸塑包装
●涂料、纸木●净重25kg/包。
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聚 磷 酸铵 含量 ／ｇ
图 １ 垂直燃 烧 中样 条聚磷 酸 铵含量
与 燃 烧 长度 的 关 系
第１ 期
１ ． 试 样氧 指数测 定 ．２ ４
尚成新 ： 水溶 性聚磷 酸铵 的纸 张阻燃
氧指数 ＼墨
∞ 钟 竹 ｏ
应 温度控 制在 １０～２ ０℃。实验 中 ， ４ ０ 为得 到阻燃 效 果更好 的产 品 。 采用 多组 不 同配 比的方案 。 具体
摩 尔 比为 １ １ １ １ ， ： 。 ： ， ：． １ ２ ５ １ ． 聚磷 酸铵对 纸 张阻燃 的测定 ４
优点 ， 目前 已广 泛应用 于涂料 、 塑料 、 胶 、 橡 纺织等
样 条 在 含 ００ ５ ｇ聚 磷 酸铵 时 达 到 了 难 然 标 准 ． ２
重 量
＼
２ ５％； 在含 ０ ４ 时 达到 了不 燃标 准 ３ ． ２ｇ ０ ５％。 即在
度 ≤１ ． ｃ １ ｍ者 即认 为合 格 。 图 １所示 ， 过实 ５ 如 经
验 可 看 出 ，磷 酸与 尿素 在 １ １ ：． ５时所 起 到 的阻燃
效果 最佳 。
仪 ；Ｈ５ ０ Ｓ ３ ４垂 直 燃烧 仪 ， 国家 标 准 Ｇ ２ ０ — ０ 按 Ｂ ４６ ８
测试 ： 一 ＨＣ ２型 氧 指 数 测 定 仪 ， 按 国 家 标 准
１ 实验 部 分
１１ 实验药 品 ．
磷酸， 天津市 大茂化 学试剂 厂 ， 分析 纯 ； 尿素 ， 河南 晋 开化工厂 ， 工业纯 。
１２ 实 验 仪 器 和 表 征 ．
焰 ． 定余 烬 时 间和 纸 条 炭 化 的 长 度 ， 烬 时 问 测 余
短 、炭 化 长 度 短 的 纸 阻燃 效 果 好 。平 均 碳 化 长
行业。 另外 ， 由于性 质稳定 ， 它 可与许 多助 剂配伍 ， 且价格低 廉 。 的应用产 生 明显 的经济 效益 ， 它 因此
该类产 品 已成 为工业界 研究 的一个热 点 。
１ ． 试 样垂 直燃烧 实验 ．１ ４ 取标 准样 ２ ｍ ×７Ｏｌ 纸 ， 过 浸渍 法制 １ｅ Ｉ 滤 ｌ 通 得 不 同含 量 的聚磷 酸铵 样 条 。 中每 组 不 同配 比 其 制得 的 聚磷 酸铵 样 条各 做 相 同数 量 ， 同含 量进 相 行垂 直 燃烧 实 验 ，以便 比较 。具 体 实 验 步骤 为 ： 将 样 条 垂 直 固定 在 燃 烧 箱 的 试 片 固定 夹 上 ， 用 调 整 到 长度 为 ４ ｅ 的火 焰 点 火 １ ｍ ２ Ｓ后 移 开 火
ｄ ｉ ０ ３ ６ ／． ｓ ． ０ ７ ２ １ ． ０ ０ ０ ． ０ ｏ： ． ９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ — ２ ７ ２ １ ． １ ０ ８ １ ｓ
聚磷 酸铵 （ 简称 Ａ Ｐ 是近 年来 国内迅 速发展 Ｐ） 的一种 重要 的氮磷系无 机阻燃剂 。它具 有含 磷及 含氮 量高 、 热稳 定 性好 、 性 小 、 毒 阻燃 性 能持 久 的
Ｇ ２０－ ８ Ｂ ４ ６ ０测 试 。
１ 聚磷 酸铵 的制备 ． ３ 本 实 验 中采 用 磷 酸 尿 素缩 合 法 制 备 聚 磷 酸
铵 ［。将 按一定 质量 配 比的磷 酸 、 １ ］ 尿素 混合 溶解 ， 加 热 聚合 ， 料发 泡后 ， 当调 节排 氨量 ， 持 氨 物 适 保 压， 随着 温度上 升 ， 物料 聚合 固化 ， 当控制 温度 ， 适 最后 加水冷 却 出料 ， 放人烘 箱烘 干 。 根据 目前 文献 报 道 ， 聚磷 酸铵最 优化 工 在 艺条 件下 。磷 酸 与尿素 的摩 尔 比为 １ １～１２ 反 ： ：，
定 聚磷 酸铵 的物相 及 晶体 结构 。 于 Ｘ 射线衍 射 对 一 分 析 ， 射角 在 １ 。 近水溶性 Ａ Ｐ为三衍 射峰 。 衍 ６附 Ｐ
时符合 国家标准 Ｇ ２ ０ － ８ ， Ｂ ４ ６ ０ 因此 可直 接对含 聚
磷 酸铵 ≥０２ ． ｇ进行 氧指 数测 定 。 图 ２为 实验 所 ５ 得数据。 由图 ２可知 ， 白样条 的氧指数为 １ ． 空 ３ ５％，
２ ６
杭州 化工
２１ ０ ０年 ３月
２ １． （） ０ ０４ １ ０
水溶性聚磷酸铵的纸张阻燃
尚成 新 ， 帅 杨
（ 阳４ ＿ 学院 ， 沈 ＥＴ ＿ 沈阳 １０ ４ ） １ １ ２ 摘 要： 采用 自制的水 溶性聚磷 酸铵 （ Ｐ ） 高纸张 的 阻燃效 果 。 Ａ Ｐ提 通过 加入 聚磷 酸铵 对纸 张进 行垂
直燃烧 、 氧指数 的 实验 ， 同样 的测试 条件 下 ， 出了使 纸张 阻燃效 果最好 的聚磷 酸铵 的原料 配 比 ， 在 得
并得 到 单位 面积 纸张 中不 同聚磷 酸铵含 量制得 的 不 同氧 指数 的 阻燃 纸。对 最佳 配 比制得 的聚磷 酸
铵进 行 了溶解度 测定 、 一 线衍 射 分析 、 外分析 、 失重分析 及聚合 度 的测定 。 Ｘ射 红 热 关键词 ： 聚磷酸 铵 ； 水溶 性 ； 张 阻燃 纸Fra bibliotek２ ７
成、 晶体 结构 进 行定 性 分 析 。 根据 衍 射 峰 的位 置 、
数 量 和相 对 强度与 标准 卡片进 行对 比鉴 别 ．以确
经 过垂 直 燃烧 实 验 可知 ．样条 中加 入 １ １ ：． ５ 配 比制得 的 聚磷 酸铵 阻燃效 果最佳 。因此继续 对 其测 氧指数 。取样 条 １０ｍ ３ｍ 滤纸进 行 ２ ｍ Ｘ１ ｍ 处理， 由图 ２可看 出 ， 在样条 中含 ０２ ． ｇ聚磷酸 铵 ４
Ｎ ｃｌｔ Ｇ Ａ Ｉ ５ ０红外光谱 仪 ： ｍ ｘ ３ ｉｏ ｅ ＭＮ Ｎ —Ｒ ６ Ｄ ａ一 Ｂ
型 固体 粉 末 Ｘ射 线 衍射 仪 （ Ｒ ； Ｘ Ｄ） 岛津 Ｔ 一 ０ Ｇ ５Ｈ 热 重 分 析 仪 ； ａｉ Ｎ Ｖ ４ ０核 磁 共 振 谱 Ｖ ｒ ｎ Ｉ Ｏ Ａ一 ０ ａ