專利名稱:一種聚磷酸銨的連續(xù)生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種聚磷酸銨的連續(xù)生產方法，屬于無機阻燃材料的制備領域。
背景技術：
聚磷酸銨(APP)是一種高效、低毒、價廉的無機阻燃劑，由于含磷、氮量高，抗吸濕性強。熱穩(wěn)定性好，比重小，分散性能優(yōu)良，產品接近中性，可單獨或與其它阻燃劑復合使用?？蓮V泛用于涂料、塑料、橡膠、纖維、紙張、木材和粘結劑等的防火阻燃，也可作為干粉滅火器用于森林、煤田等的大面積滅火。它的一個重要用途是用于膨脹型防火涂料中作為膨脹催化劑，使涂膜炭化膨脹形成蜂窩狀隔熱層，阻燃效果顯著。
聚磷酸銨是近30年來國外迅速發(fā)展起來的一種重要的高效無機阻燃劑，是一種無支鏈聚合物，其分子通式為(NH4)n+2PnO3n+1，結構式為 n＝5-2000我國自上世紀80年代開始研制生產，一直處于規(guī)模小，水平低的狀況。國內生產聚磷酸銨的廠家也不多，且其生產的產品質量不一，生產的APP的聚合度一般比較低(n＜100)，產量也比較小。1999年我國國內阻燃劑的產量約為5.98萬噸，其中，磷系阻燃劑的產量為2400噸。2001年APP的總產量約為3500噸/年。相比國外美國1998年的消耗量已經達到了5.7658萬噸/年，日本1995年消耗量已經達到了1.917萬噸/年。我們的產量遠不能滿足需求；隨著我國國民經濟的高速發(fā)展以及鹵素阻燃劑的禁用，磷系阻燃劑的需求必定會大大的增加，作為磷系阻燃劑中的一個重要產品，聚磷酸銨的需求也將增加。
據有關聚磷酸銨的科研報道，目前生產的APP聚合度較低。未見有高聚合度APP的工業(yè)化生產。高聚合度的APP其阻燃性能明顯增強，吸濕性減弱，熱穩(wěn)定性增強，因此發(fā)展高聚合度APP迫在眉睫。

發(fā)明內容本發(fā)明的目的是針對現有技術的不足而提供一種聚磷酸銨的連續(xù)生產方法。生產的聚磷酸銨含氮量高，聚合度高，質量好，整個生產過程可以連續(xù)化，以流水線方式作業(yè)，產量大。
本發(fā)明的目的由以下技術措施實現，其中所述原料份數除特殊說明外，均為重量份數。
聚磷酸銨的連續(xù)生產方法將液態(tài)氨氣儲罐引來的液氨在汽化罐中進行汽化，氨氣通過加熱器加熱到0-350℃，在壓力0.05-1.5MPa下將熱氨氣通入長徑比為20-100的螺桿擠出機，從螺桿擠出機的側加料口加入干燥后的五氧化二磷和磷酸氫二銨，五氧化二磷和磷酸氫二銨的摩爾比為0.1-10，于溫度25-400℃，轉速5-600r/min，反應0.5-60min，聚磷酸銨通過螺桿擠出機機頭后，進入氣/固分離器，獲得的聚磷酸銨直接進入粉碎機進行粉碎和包裝，氨氣則通過冷凝器、加熱器后進行反復利用。
聚磷酸銨聚合度為15-2000的I型、II型聚磷酸銨或I型和II型聚磷酸銨的混合物。
螺桿擠出機為單螺桿擠出機、往復式單螺桿擠出機、同向和異向旋轉雙螺桿擠出機和四螺桿擠出機中的任一種。
氨氣加熱器的加熱形式為電加熱、蒸汽加熱、煤加熱和天然氣加熱中的任一種。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點1)常規(guī)的聚合磷酸銨生產方法為間歇法，本發(fā)明是采用的是螺桿擠出機連續(xù)法生產方法，反應時間短，產量大，運行成本低，維護方便；2)生產過程中氨氣無泄露，可以回收利用，環(huán)保友好；
3)本發(fā)明生產的聚磷酸銨含磷量大、含氮量高，最高分別可達71％和15％，作為阻燃劑，有脫水炭化作用，受熱分解出不燃物氮隔離空氣和聚磷酸根對基材表面的覆蓋，阻燃效果好；4)本發(fā)明生產的聚磷酸銨可以達到高聚合度，水溶性低、在水中基本不溶，在一般有機溶劑中完全不溶，吸濕性小，用于防火涂料或干粉滅火劑性能優(yōu)良；5)本發(fā)明生產的聚磷酸銨粒細、色白、分散性好，其混入涂料、樹脂中，不失其表面平滑性，特別適合當前超薄型鋼結構防火涂料的生產需要。
具體實施方式下面通過實施例對本發(fā)明進行具體描述。有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員可以根據上述本
發(fā)明內容
作出一些非本質的改進和調整。
實施例1將長徑比為20的雙螺桿擠出機的工作溫度控制在200℃，轉速控制為200r/min。在換熱器中將氨氣加熱到0℃，并以0.05MPa的壓力通入到雙螺桿擠出機中。與此同時，從雙螺桿擠出機的側加料口計量的加入徹底干燥后的五氧化二磷和磷酸氫二銨，五氧化二磷與磷酸氫二銨的摩爾比控制在0.1，加料速度控制在5kg/min。反應時間為0.5min。整個生產過程中由于氨氣循環(huán)使用，無任何泄露。聚合磷酸銨經過氣流粉碎機粉碎，包裝機后得到成品。生產得到了II型聚合磷酸銨，細度254μm，聚合度n＝2000，熱分解溫度280℃。
實施例2將長徑比為40的雙螺桿擠出機的工作溫度控制在200℃，轉速控制為5r/min。在換熱器中將氨氣加熱到200℃，并以1.5MPa的壓力通入到雙螺桿擠出機中。與此同時，從雙螺桿擠出機的側加料口計量的加入徹底干燥后的五氧化二磷和磷酸氫二銨，五氧化二磷與磷酸氫二銨的摩爾比控制在1.0，加料速度控制在5kg/min。所有物料在螺桿中的停留時間為10min。整個生產過程中由于氨氣循環(huán)使用，無任何泄露。聚合磷酸銨經過氣流粉碎機粉碎，包裝機后得到成品。生產得到了II型聚合磷酸銨，細度127μm，聚合度n＝1000，熱分解溫度305℃。
實施例3將長徑比為100的四螺桿擠出機的工作溫度控制在300℃，轉速控制為100r/min。在換熱器中將氨氣加熱到350℃，并以0.4MPa的壓力通入到四螺桿擠出機中。與此同時，從四螺桿擠出機的側加料口計量的加入徹底干燥后的五氧化二磷和磷酸氫二銨，五氧化二磷與磷酸氫二銨的摩爾比控制在5.0，加料速度控制在10kg/min。所有物料在螺桿中的停留時間為25min。整個生產過程中由于氨氣循環(huán)使用，無任何泄露。聚合磷酸銨經過氣流粉碎機粉碎，包裝機后得到成品。生產得到了II型聚合磷酸銨，細度85μm，聚合度n＝1500熱分解溫度295℃。
實施例4將長徑比為30的單螺桿擠出機的工作溫度控制在260℃，轉速控制為20r/min。在換熱器中將氨氣加熱到170℃，并以0.2MPa的壓力通入到單螺桿擠出機中。與此同時，從單螺桿擠出機的側加料口計量的加入徹底干燥后的五氧化二磷和磷酸氫二銨，五氧化二磷與磷酸氫二銨的摩爾比控制在0.7，加料速度控制在4kg/min。所有物料在螺桿中的停留時間為28min。整個生產過程中由于氨氣循環(huán)使用，無任何泄露。聚合磷酸銨經過氣流粉碎機粉碎，包裝機后得到成品。生產得到了I型聚合磷酸銨，細度212μm，聚合度n＝15，熱分解溫度175℃。
實施例5將長徑比為80的往復式單螺桿擠出機的工作溫度控制在310℃，轉速控制為600r/min。在換熱器中將氨氣加熱到210℃，并以0.4MPa的壓力通入到往復式單螺桿擠出機中。與此同時，從往復式單螺桿擠出機的側加料口計量的加入徹底干燥后的五氧化二磷和磷酸氫二銨，五氧化二磷與磷酸氫二銨的摩爾比控制在10，加料速度控制在10kg/min。所有物料在螺桿中的停留時間為60min。整個生產過程中由于氨氣循環(huán)使用，無任何泄露。聚合磷酸銨經過氣流粉碎機粉碎，包裝機后得到成品。生產得到了II型聚合磷酸銨，細度127μm，聚合度n＝110，熱分解溫度285℃。
權利要求
1.一種聚磷酸銨的連續(xù)生產方法，其特征在于將液態(tài)氨氣儲罐引來的液氨在汽化罐中進行汽化，氨氣通過加熱器加熱到0-350℃，在壓力0.05-1.5MPa下將熱氨氣通入長徑比為20-100的螺桿擠出機，從螺桿擠出機的側加料口加入干燥后的五氧化二磷和磷酸氫二銨，五氧化二磷和磷酸氫二銨的摩爾比為0.1-10，于溫度25-400℃，轉速5-600r/min，反應0.5-60min，聚磷酸銨通過螺桿擠出機機頭后，進入氣/固分離器，獲得的聚磷酸銨直接進入粉碎機進行粉碎和包裝，氨氣則通過冷凝器、加熱器后進行反復利用。
2.按照權利要求
1所述聚磷酸銨的連續(xù)生產方法，其特征在于聚磷酸銨聚合度為15-2000的I型、II型聚磷酸銨或I型和II型聚磷酸銨的混合物。
3.按照權利要求
1所述聚磷酸銨的連續(xù)生產方法，其特征在于螺桿擠出機為單螺桿擠出機、往復式單螺桿擠出機、同向和異向旋轉雙螺桿擠出機和四螺桿擠出機中的任一種。
4.按照權利要求
1所述聚磷酸銨的連續(xù)生產方法，其特征在于氨氣加熱器的加熱形式為電加熱、蒸汽加熱、煤加熱和天然氣加熱中的任一種。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種聚磷酸銨的連續(xù)生產方法，其特點是將液態(tài)氨氣儲罐引來的液氨在汽化罐中進行汽化，氨氣通過加熱器加熱到0－350℃，在壓力0.05－1.5MPa下將熱氨氣通入長徑比為20－100的螺桿擠出機，從螺桿擠出機的側加料口加入干燥后的五氧化二磷和磷酸氫二銨，五氧化二磷和磷酸氫二銨的摩爾比為0.1－10，于溫度25－400℃，轉速5－600r/min，反應0.5－60min，聚磷酸銨通過螺桿擠出機機頭后，進入氣/固分離器，獲得的聚磷酸銨直接進入粉碎機進行粉碎和包裝，氨氣則通過冷凝器、加熱器后進行反復利用。
文檔編號C09K21/00GK1994873SQ200610022687
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月28日
發(fā)明者張愛民, 李云勇, 周濤, 胡全華 申請人:四川大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan