聚磷酸铵的合成及改性研究进展
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。
高效阻燃剂聚磷酸铵的合成工艺研究
原料配比、 升温速率、 预聚合温度、 固化温度和固化时间等对产品质量的影响， 采用核磁共振法（ NMR） 测定了聚磷 并用 X 射线衍射（ XRD ） 和红外（ IR） 相结合的方法对产品的晶体结构进行了表征， 同时测定了 酸铵的平均聚合度， 聚磷酸铵的溶解度和总磷含量 。结果表明， 最佳制备工艺条件为： n（ 磷酸） ∶ n（ 尿素） = 1∶ 1． 9 ， 预聚合阶段升温速 率为 2 ～ 3 ℃ / min， 预聚合温度为 130 ℃ ， 固化温度为 230 ℃ ， 固化时间为 90 min。此条件下合成的聚磷酸铵平均聚 XRD 表征结果表明， 合度为 114 ， 水中溶解度为 0． 492 g， 总磷质量分数为 31． 75% ， 所得产品为Ⅰ型聚磷酸铵。 关键词： 阻燃剂； 聚磷酸铵； 磷酸； 尿素 中图分类号： TQ113． 79 文献标识码： A 文章编号： 1006 － 4990 （ 2012 ） 01 － 0026 － 04
Study on synthetic technology of high efficiency flame retardant ammonium polyphosphate Li Yuntao， Wang Huixia， Wang Zhichao， He Jing
（ Key Laboratory of Auxiliary Chemistry ＆ Technology for Chemical Industry， Ministry of Education， School of Chemistry and Chemical Engineering， Shaanxi University of Science ＆ Technology， Xi'an 710021 ， China） Abstract： Ammonium polyphosphate（ APP） with high polymerization degree was prepared using phosphoric acid and urea as raw materials． Preparation process was optimized by single factor experiments and the effects of mix ratio of raw materials， heating rate， pre－polymerization temperature， curing temperature， and curing time on quality of APP were investigated． Average polymerization degree of the products was measured by means of nuclear magnetic resonance （ NMR ） and crystal structure of the products was characterized by means of X － ray diffraction （ XRD） and infrared （ IR ） ． Solubility and total phosphorus content of APP were also measured． Results showed that the optimal conditions were as follows： n（ H3 PO4 ） ∶ = 1∶ 1． 9 ， heating rate of pre－polymerization stage was at 2 ～ 3 ℃ / min， pre－polymerization temperature was n［ CO（ NH2 ） 2］ 130 ℃ ， curing temperature was 230 ℃ ， and curing time was 90 min． Under the optimal conditions， average polymerization degree of prepared APP was 114 ， solubility of APP was 0． 492 g， and total phosphorus content of APP was 31． 75% （ mass fraction） ． XRD result identified the prepared product was APP － I． Key words： flame retardants； ammonium polyphosphate； phosphoric acid； urea
关于纳米材料改性聚磷酸铵在聚合物阻燃中的应用分析
关于纳米材料改性聚磷酸铵在聚合物阻燃中的应用分析纳米材料改性聚磷酸铵是一种新型的聚合物阻燃材料，具有优异的阻燃性能和热稳定性。
本文将对纳米材料改性聚磷酸铵在聚合物阻燃中的应用进行分析和探讨。
纳米材料改性聚磷酸铵可以显著提高聚合物的阻燃性能。
传统的聚磷酸铵在高温下可以释放出磷酸和亚磷酸等化合物来抑制燃烧，但其阻燃效果有限。
而通过引入纳米材料进行改性，可以使改性聚磷酸铵具有更高的比表面积和更大的表面能，从而增加了聚磷酸铵与聚合物之间的相互作用，提高了阻燃效果。
纳米材料还可以作为催化剂，在燃烧过程中加速聚磷酸铵的分解，产生更多的阻燃剂，进一步提高了阻燃性能。
纳米材料改性聚磷酸铵还可以提高聚合物的热稳定性。
聚合物在高温下容易分解，产生有害气体和火焰。
而纳米材料作为增强剂可以增加聚合物的热稳定性，抑制分解过程的发生，从而减少有害气体和火焰的产生。
纳米材料增加了聚合物的界面强度，改善了聚合物的热稳定性，从而提高了聚合物的阻燃性能。
纳米材料改性聚磷酸铵还可以改善聚合物的力学性能。
传统的聚磷酸铵添加剂往往会降低聚合物的力学性能，导致聚合物的强度和韧性下降。
而纳米材料可以增加聚合物的界面强度和粘结强度，改善聚合物的力学性能。
纳米材料不仅可以增加聚合物的强度和韧性，还可以提高聚合物的断裂韧度、耐疲劳性等力学性能，使得改性聚磷酸铵在聚合物阻燃中具有更好的综合性能。
纳米材料改性聚磷酸铵还具有广泛的应用前景。
目前，改性聚磷酸铵已经在电子电器、建筑材料、汽车材料等领域得到了广泛的应用。
以电子电器领域为例，改性聚磷酸铵可以用于聚合物基电子封装材料，提高电子产品的阻燃性能和热稳定性，保障电子产品的安全使用。
随着纳米材料的发展和应用技术的进步，纳米材料改性聚磷酸铵在聚合物阻燃中的应用前景将更加广阔。
纳米材料改性聚磷酸铵在聚合物阻燃中具有优秀的阻燃性能、热稳定性和力学性能，具有广泛的应用前景。
在未来的研究和应用中，可以进一步探究纳米材料改性聚磷酸铵的制备方法、作用机制和应用性能，以及与其他材料的复合应用，进一步提高改性聚磷酸铵的综合性能和应用效果。
聚磷酸铵的改性研究进展
素合成 法 的优 点集于 一体 ，扬长 避短 。
３ ．５聚磷 酸氨 化法
聚 磷 酸氨 化法 是 用聚 磷酸 在 １ ０ ２ ０Ｃ和 常 ６～ １￣ 压 或 加压 下氨 化 ，得 聚磷 酸 铵产 品 。 以湿 法 聚磷
酸氨 化制 得 的产 品聚 合度 低 ，主 要用 作肥 料 。用
热 法 聚磷 酸氨 化 处理 可得 到 水不 溶性 聚磷 酸 铵产
３ 磷 酸铵 盐 、五氧 化二磷 和氨 合成 法 ．１
磷酸铵盐 （ 正磷 酸铵 、磷酸 二氢 铵 、磷 酸 氢 二铵及 其 混合物 ） 五氧 化二 磷和 氨合 成法 是在 配 、 聚磷酸 铵 的阻燃 机理 ｎ ” 。 主要 分 为凝聚 有混 合器 、搅 拌 器 、研磨 器 、 电热器 的特 殊 金 属
程师 。
足够 大 时 ，可写 为 （ ＨＰ 。 。按其 聚合 度 大 小 Ｎ ０） 可分 为低 聚 、中聚 、高聚 三种 ，ｎ １ ～２ ＝ ０ ０时 ，
为 水 溶 性 的短 链 Ａ Ｐ 。 ｎ ２ Ｐ ； 当 ＞ ０时 ， 为难 溶 性
的长 链 Ａ Ｐ Ｐ 。聚 合度 愈高 溶解度 愈 小 。按其 结 构 形态 可 分为 结 晶形和 无 定形 玻璃 体 两大 形态 。结 晶态 聚磷酸 铵 为水不 溶性 长链 状化合 物 。从 ｘ 射 一 线衍 射 图分析 ，Ａ Ｐ有 ５种不 同的 结 晶形 式 （ 一 Ｐ Ｉ
使用 普通 磷 酸和 尿 素缩合 得 到聚磷 酸 铵产 品聚合
度 不 高 的缺 点 。
３ ．４磷酸 氢 二铵 、五氧 化二 磷 、尿素和 氨合 成法 以磷 酸氢 二铵 、五氧 化 二磷 和尿 素在 氨气 氛 中反 应 生成聚 磷 酸铵 。该 法 把磷 酸铵 盐 、五氧 化 二磷 和氨 合成 法 、磷 酸尿 素 合成 法和 磷酸 铵 盐尿
聚磷酸铵的合成及改性研究进展
聚磷酸铵的合成及改性研究进展张晖;赖小莹;艾常春;何宾宾;胡意;刘洋;冯碧元【摘要】In order to solve the key scientific problems in the process of research about ammonium polyphosphate (APP) , and improve our country's core competitiveness in the international market, we summarized the latest research results of crystallization Ⅱ ammonium polyphosphate (APP- Ⅱ ) at home and abroad, analyzed the flame retardant mechanism, synthesis methods and the superiority and inferiority of the different modification methods. The results show that APP- Ⅱ is simultaneous as the acid source and gas source in the process of flame retardant; on the one hand, water vapor, ammonia, nitrogen and nonflammable gas are released when APP- Ⅱ is decomposed; on the other hand, APP-Ⅱ generates polyphosphoric acid after heating, which enables the retardant dehydrating to carbide, then carbide on the substrate surface forms a dense expansion carbon layer, thereby preventing the gas diffusion. Synthetic materials generally consist of ammonium dihydrogen phosphate and phosphorus-containing substances, synthesis conditions determine the level of the degree of polymerization. APP-Ⅱ modified technology mainly includes four methods of microencapsulation coating technology, surfactant modified melamine modified and coupling agent. Among them, the coupling agent is the,focus of current research; the rest methods have some limitations.%为了解决聚磷酸铵阻燃剂在研究中存在的关键科学问题,提高我国聚磷酸铵产品在国际市场的核心竞争力,综述了国内外的结晶Ⅱ型聚磷酸铵最新研究成果,分析了其阻燃机理、合成方法以及不同改性方法的优劣.结果表明,其阻燃机理为:结晶Ⅱ型聚磷酸铵在阻燃过程中除了作酸源外也可兼作气源,一方面受热分解时释放出水蒸气、氨气和氮气等不燃性气体；另一方面,受热后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,从而阻止气体扩散.其合成的原料一般为磷酸二氢铵和含磷物质,合成条件的控制决定聚合度的高低.结晶Ⅱ型聚磷酸铵改性技术主要有微胶囊化包覆技术、表面活性剂改性、三聚氰胺改性以及偶联剂改性四种方法,其中偶联剂改性是目前研究的热点,前三种方法均有一定的局限性.【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2012(034)010【总页数】5页(P32-36)【关键词】Ⅱ型聚磷酸铵;机理;合成;改性【作者】张晖;赖小莹;艾常春;何宾宾;胡意;刘洋;冯碧元【作者单位】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;武汉工程大学,湖北武汉430074;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;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;武汉工程大学,湖北武汉430074;武汉工程大学,湖北武汉430074;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【正文语种】中文【中图分类】TQ314.24+80 引言随着合成材料的广泛应用，阻燃剂的消耗量日益增加，在塑料助剂中已跃居第二位[1].阻燃剂主要有卤系、磷系以及铝镁系等[2].有机卤系阻燃剂效果比较好，但在阻燃材料着火过程中会释放出毒性气体，危害很大.欧盟于2006开始颁发一系列政策，逐步取消卤系阻燃剂的使用，并开展了新型阻燃剂的研究与开发[3].氢氧化铝及氢氧化镁不含有毒物质，发烟量小，是真正环保的无卤阻燃剂，但是其阻燃效率低、添加量大且密度高，大幅提高了材料的成本并破坏其力学性能[4-5].膨胀型阻燃剂(IFR)是一种典型的无卤阻燃剂[6].聚磷酸铵(APP)是IFR常用组分之一，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[7-8].APP是目前无机阻燃剂效果最好的一种阻燃材料，且价格低廉，对人体无毒无害.在水中的溶解度随温度的升高而增加，外观呈白色粉末状，有水溶性和水难溶性两种，其中聚合度n在10～20为水溶性，称为短链APP (即结晶Ⅰ型APP)，n> 20为水难溶性的长链APP (即结晶Ⅱ型APP).然而APP-I具有多孔性颗粒状结构，吸湿现象严重，而且其与聚合物相容性差，易从聚合物中渗出，严重影响材料的力学性能；另外，热稳定性差.而APP-II为正交晶型，结构紧密，且颗粒表面十分圆滑，耐水性强于APP-I，其聚合度也比APP-I高，所以近年有较多关于APP-II合成及改性的研究报道[9-13].1 APP-II结构与性质APP按其结构分为结晶型和无定型玻璃体两种形态，无定型APP聚合度小、易溶于水、疏松结构.而结晶态APP则为水不溶性长链状聚磷酸盐，其pH值近中性，无腐蚀作用，聚合度愈大，水溶性愈小.从X射线衍射结果可知，APP有5种不同的结晶形式(I-V型)，这些晶型中只有II型和V型难溶于水，其中APP-II型具有规则的外表面，属正交(斜方)晶系，晶胞参数：a=0.425 6，b=0.647 5，e=1.204 nm.最有可能的空间结构为P212121，其结构式为[3].2 APP-II阻燃机理Camino G等[14]在20世纪80年代中期对膨胀型阻燃体系的机理做过研究.膨胀型阻燃体系主要成分可分为酸源、碳源、气源3个部分.在受热时成炭剂(如季戊四醇及其二缩醇、三嗪衍生物等)在酸源作用下脱水成炭，并在气源分解的气体作用下，形成蓬松有孔封闭结构的炭层，炭层可减弱材料与热源间的热量传递，并阻止气体扩散，材料由于没有足够的燃料和氧气，因而终止燃烧，达到阻燃目的[15]. APP-II在阻燃过程中除了作酸源外也可兼作气源.一方面受热分解时可释放出水蒸气、氨气和氮气等不燃性气体；另一方面，在较低温度下，先由APP-II分解形成强脱水剂聚偏磷酸等酸性物质，它能与成炭剂形成酯，酯然后脱水形成炭，同时释放大量的气体使炭层膨胀[16-17].厚的炭层提高了材料表面与炭层表面的温度梯度，使材料表面温度较火焰温度低得多，减少了材料进一步降解释放可燃性气体的可能性，同时隔绝了外界氧的进入，因而在相当长的时间内可以对材料起阻燃作用[18].3 APP-II的合成工艺关于APP-II的制备方法研究国内文献报道极少，国外关于高聚合度APP-II的制备报道较多，最多的是以五氧化二磷为主要制备原料.比如美国专利5139758[19]中介绍，在控制一定氨气浓度下，以磷酸二氢铵和五氧化二磷(1∶1)为原料，于170～350 ℃温度下反应1～2 h，得到不溶性链状APP-II产品.US5277887[20]专利中也提到利用正磷酸铵与五氧化二磷为原料制备水难溶性链状APP-II.Shen C Y等人[21]介绍了首先利用正磷酸铵和尿素合成APP-I，然后在封闭容器中于300 ℃温度下反应60 h得到APP-II；日本Chisso公司以磷酸氢二铵和尿素为原料合成了长链型APP-II 产品.Chisso公司的研究发现，在加热熔融时，磷酸氢二铵与尿素反应形成的熔体是由无定形的APP 和未氨化的APP 构成，当湿氨气通过此熔体时，熔体中的羟基与氨气形成铵盐，与此同时即形成晶格，此时加入APP-II型晶品种则会使晶体按APP-II所需的形状增长，最后成为所需的APP-II型晶体[22].国内黄祖狄等[23]采用正磷酸铵与五氧化二磷在氨气气氛中能够制备长链的水溶性低的的APP-II产品，溶解度在0.05 g以下，分解温度在300 ℃以上.吴大雄等[24]采用化学合成法制备了平均聚合度为28 的聚磷酸铵(APP) 样品，通过球磨2浮选处理后获得200 nm左右，粒度均匀的超细APP样品.张正元等[25]研究了在常压条件下以湿法磷酸生产的工业级磷酸一铵和尿素为原料生产聚磷酸铵( APP) 的合成工艺条件，制备了平均聚合度为400 的聚磷酸铵.刘丽霞等[26]以磷酸和尿素为原料合成聚磷酸铵,并通过X射线粉末衍射和红外光谱对产品晶型进行分析鉴定.张健等[27]深入研究了以磷酸脲与尿素为原料制取聚磷酸铵的合成工艺，采用模拟气氛→探讨温度→讨论其它因素→优化工艺条件的实验路线.4 APP-II表面改性技术对APP-II进行表面改性主要是降低APP-II的水溶性，改善其与树脂的相容性，提高热稳定性.目前，APP-II改性技术主要有微胶囊化包覆技术、表面活性剂改性、三聚氰胺改性以及偶联剂改性，下面就这四种改性技术分别进行介绍.4.1 微胶囊包覆技术微胶囊包覆技术是指将APP-II利用天然的或合成的高分子材料包覆，形成一种直径1～50 μm的具有半透性或封闭膜的微型胶囊APP-II产品，与APP-I相比具有更高的热稳定性、耐水性以及相容性[28].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-II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[16].欧洲专利EP 3531500[29]报道，用三聚氰胺甲醛树脂包覆APP-II，形成微胶囊化APP-II产品，其水溶性大幅度下降，且阻燃效果达到UL-94 V-0级.Kun W等[30]利用聚乙烯醇改性三聚氰胺-甲醛树脂包覆APP-II，并将其与双季戊四醇以不同比例混合阻燃聚丙烯，研究结果表明，所得微胶囊可以大幅度降低材料的热释放速率，同时三聚氰胺-甲醛树脂预聚物中PVA的含量对微胶囊的耐水性和材料的阻燃性能有重要影响.特别是PVA含量为15%时，材料氧指数可达32，材料燃烧等级通过UL-94 V-0.国内也在做大量的研究，但均处于实验室阶段.章驰天等[31]以三聚氰胺、甲醛单体为原料制得了微胶囊化APP-II.研究人员为了考察制得的微胶囊化APP-II对PP的阻燃性能，在PP塑化后分别加入普通APP-II和微胶囊化APP-II，发现微胶囊化APP-II的阻燃性能明显增强.刘琳等[32]采用原位聚合法制备了以环氧树脂( EP) 为壁材，聚磷酸铵( APP) 为芯材的微胶囊阻燃剂(MCAPP).研究了不同含量的壁材对MCAPP溶解度的影响，结果发现，与未包覆的APP相比，在25 ℃和80 ℃条件下，MCAPP的溶解度都有较大幅度降低.4.2 表面活性剂改性APP-II用碳原子数为14～18的脂肪酸及其金属盐(形成阴离子表面活性剂)或其混合物(镁盐、锌盐、钙盐、铝盐)处理后，其吸水性会显著降低[33].此外，还可以利用阳离子或非离子表面活性剂对APP-II进行改性，如带有酰基的碳原子数为14～18的脂肪酸，二甲基氯铵等，其中非离子表面活性剂亲水亲油平衡值控制在5～10之间.Chakrabarti P M[34]利用阳离子或非离子表面活性剂来对APP-II进行改性.改性后的APP-II防水绝缘性能大幅度提高，在树脂方面应用较广.4.3 采用三聚氰胺进行改性采用三聚氰胺进行改性是利用三聚氰胺将APP-II表面包裹，然后使用交联剂把三聚氰胺与已经包裹的APP-II颗粒连接起来，提高APP-II分子链之间的键合力，改善吸湿性[35].廖凯荣等[36]通过热处理APP-II与三聚氰胺的混合物, 获得热稳定性较高( 起始失重温度达250 ℃以上) 和吸湿性较低的膨胀型阻燃剂MPPA，实验表明MPPA与季戊四醇复配后对聚丙烯的阻燃作用显著增强.王学宝等[37]研究了三聚氰胺包覆聚磷酸铵(MPP)与季戊四醇(PER)阻燃环氧树脂的燃烧性能.通过热重分析初步探讨了MPP/PER阻燃剂对环氧树脂的阻燃机理.徐定红[8]采用热活化后的APP与三聚氰胺反应制备热活化改性APP，并与未改性APP作对比，重点比较初始水溶解性和pH值等性能指标，发现改性后的APP水溶性逐渐减小，水溶液由弱酸性变成中性.一般来说，经三聚氰胺改性后的APP-II仍不能满足需要，由于在产品粉碎之后，不能保证APP-II包覆的均匀性，所以包覆后的APP-II仍具有较大的吸湿性.日本有报道用含有活性氢的化合物处理用三聚氰胺改性后的APP-II，其耐水等性能大幅提升[38].4.4 用偶联剂改性进行改性偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质，其分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团，一个是亲无机物的基团，易与无机物表面起化学反应；另一个是亲有机物的基团，能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中.常用的偶联剂有硅烷、钛酸酯、磷酸酯、铝酸酯等类型，其中硅烷偶联剂是品种最多的一种.偶联剂本身具有一定的阻燃性，所以将偶联剂加入到APP-II中，既能够增加阻燃性，又能够改善所填充材料的韧性、耐热性以及吸水率[39].Hiroyuki M[40]利用硅烷偶联剂将小的有机分子加到APP-II分子链上改善APP-II吸湿性与分散性，如低分子的烷烃与烯烃.张晓光等[41]采用动态热机械分析(DMA)、热重分析(TG)与氧指数测定(LOI)等研究APP和表面用偶联剂处理过的聚磷酸铵(T-APP)对聚氨酯泡沫阻燃性能和力学性能的影响.结果表明，APP 与T-APP 都提高了聚氨酯泡沫的燃烧氧指数，后者效果更加明显；当聚磷酸铵用偶联剂处理后，一定程度上改善了加入纯的聚磷酸铵对聚氨酯泡沫的压缩强度和模量的破坏行为.郝建薇等[39]采用氨基硅烷偶联剂对APP进行了表面改性，结果表明，改性后的APP具有良好的疏水性；氨基硅烷偶联剂与APP发生了键合反应，降低了APP的水溶性，提高了阻燃效果及与材料的相容性.5 结语随着APP-II的应用越来越广泛，对其品质的要求不断的提高，致使制备及改性APP-II的方法也会越来越受到重视.有关高质量APP-II产品在国外早已投入市场，其聚合度高达2 000，溶解度几乎为0，且白度指数较高.我国由于在生产设备、工艺等方面的不足，生产出的大部分为稳定性差、聚合度很低的APP-I产品.随着中国阻燃剂市场的不断开发，市场对聚磷酸铵的需求量将进一步大幅度增长.因此首先应找出高聚合度APP-II合成原理与方法，形成APP-II产品绿色合成技术路线，从而合成聚合度高的APP-II产品；其次采用合适的改性技术改性APP-II，提高材料与阻燃剂之间的相容性等.参考文献：[1] Gou S L, Wen Y C. 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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。
《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。
聚磷酸铵改性及其阻燃研究进展
聚磷酸铵改性及其阻燃研究进展作者：郭楠来源：《中国科技博览》2016年第17期[摘要]无机磷系阻燃剂聚磷酸铵（APP）分解温度较高，热稳定性好，为目前研究开发的热点，但由于与高聚物相容性差，在材料中分散性差，易发生迁移起霜，造成基体加工性能和制品力学性能恶化，需要对其进行表面改性处理。
本文重点论述了通过偶联剂处理、微胶囊化及溶胶凝胶处理等手段对APP进行处理，从而降低APP的添加对基体阻燃及力学性能的影响，并对其发展趋势进行展望。
[关键词]聚磷酸铵；阻燃剂；表面改性；微胶囊中图分类号：TQ314.248 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0268-010 引言近年来，聚合物材料应用领域不断拓宽，随之而来的火灾亦是历历在目，大量的人员伤亡及财产损失让人们对于材料阻燃性能要求不断提高。
磷系因其高效阻燃性逐渐成为除金属氢氧化物之外需求量最大的一类阻燃剂。
按照化学成分将阻燃剂分为有机和无机两大类。
无机阻燃剂自身拥有价格相对低廉、低烟低毒、热稳定性高等优势，使得此方面研究从未间断。
无机磷系阻燃剂主要包括红磷、聚磷酸铵（APP）及磷酸盐三类。
聚磷酸铵（APP）分子式为（NH4）n+2PnO3n+l，是一种被广泛应用的高效无机阻燃剂，一方面可以单独使用，另一方面更多作为膨胀阻燃剂体系中酸源与炭源、气源共同进行使用。
由于APP与高聚物相容性差，在材料中分散性差，易发生迁移起霜，造成基体加工性能和制品力学性能恶化，需要对其进行表面改性处理[1-3]。
1 聚磷酸铵概述无机磷系阻燃剂中最主要的一类就是聚磷酸铵（APP），它是聚磷酸的铵盐，也是膨胀阻燃剂（IFR）的主要成分之一。
APP有五种不同的结晶形式Ⅰ～Ⅴ。
其中Ⅲ、Ⅳ型的结晶状态不稳定，而Ⅴ型虽然稳定却尚未发现可行的制造方法，因此都难以作为商品化的阻燃剂。
结晶II型APP 具有较高的热稳定性，初始分解温度在300 ℃以上，耐水解性能优异，应用广泛，是目前生产、研究及应用的热点[4-5]。
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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
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