聚磷酸铵生产工艺综述_马庆文 (1)

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。

《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。

聚磷酸铵的性质及合成研究进展张亨【摘要】介绍了无机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合成研究进展.【期刊名称】《杭州化工》【年(卷),期】2012(042)001【总页数】6页(P22-27)【关键词】无机阻燃剂;聚磷酸铵;性质;合成;应用【作者】张亨【作者单位】锦西化工研究院,辽宁葫芦岛125000【正文语种】中文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。

其应用比较广泛，可用于阻燃软聚氯乙烯、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，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。

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。

我国于20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，单套装置规模小，目前总产能15 kt／a左右，生产厂家约100家。

年产量达1000 t的企业有5家左右，大部分企业年产量在300 t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。

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。

离去角 ≥10°最小离地间隙(mm) 315臂架动作时间(s) ≤180支腿展开时间(s) ≤30支腿跨距(纵×横)(mm) 5700×5500满载质量(kg) 24800前轴轴载质量(kg) 7500双后轴轴载质量(kg) 26000随着我国经济建设的迅猛发展,多功能特殊结构的高层、超高层建筑、大型公共场所越来越多,人员及物质财富大量集中,在提高火灾自动报警和固定灭火设备的同时,把消防部队的值勤灭火、救援装备搞上去,是现代城市建设的重要任务。

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[关键词]　聚磷酸铵　阻燃剂　合成方法1　前言全世界范围内合成材料工业发展和应用领域在不断扩大,随着人民生活水平和安全、环保、卫生意识的提高以及规范的不断完善,对合成材料阻燃剂的需求量愈来愈大,同时,对阻燃的配套性、无毒性、安全性的要求也越来越高。

近二十年来,世界上阻燃剂的产量每年都以10～15%的速度递增,到1996年仅欧洲市场阻燃剂的产量就已达到2911万吨。

我国近年来合成材料的发展速度更快,阻燃剂的产量及消耗也正以20%的增长率迅速增长。

统计数字显示,1995年我国阻燃剂的产量也已达到11万吨,1996年13万吨。

无卤阻燃剂顺应时代对环保的要求,异军突起而成为阻燃剂的主导产品。

聚磷酸铵(简称A PP)是一种主要的无卤阻燃剂,它是近二十年来迅速发展起来的一种阻燃剂,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。

§4—2—3聚磷酸铵早期对聚磷酸铵的研究主要是用作肥料。

但作为长链的中聚或高聚合度的难溶性的聚磷酸铵用于阻燃剂，是近20年左右时间迅速发展起来的。

从分子结构上看，聚磷酸铵也是由—P—O—P—链连接而成的长链状化合物。

按其链上氢被氨取代的程度（氨化程度）和链长可以表示成几种通式和结构式。

一般认为分子式为（NH4）n+2P n O3n+1，n为50或更大；当n很大时则可认为是（NH4PO3）n。

其结构式为：1.物理化学性质属聚磷酸盐，具有其共性。

短链聚磷酸铵具有一定的吸湿性，其吸湿性随氨化程度增加和聚合度增高而降低。

长链聚磷酸铵产品为白色粉状晶体，疏松不结块、不吸潮、流动性好。

还具有氮磷含量高、杂质少、耐水、耐侯性好、热稳定性好以及近于中性、阻燃性能持久等特点。

在较高温度下分解，这是它作为阻燃剂的基础。

约在350℃时，NH3的分解压达latm，放出氨后生成非挥发性磷氧化物或聚磷酸等的薄膜，使膜下物质与空气中氧隔绝。

2.用途聚磷酸铵除大量用作高浓度二元复合肥料外，还大量用作饲料、液体洗涤剂和离子交换剂等。

高聚合度的聚磷酸铵大量用作塑料、天然纤维、木材、橡胶、纸张中的阻燃剂以及制成难燃制品；用以配制防潮耐火涂料；用于船舶、火车、高层建筑物以及电缆等的阻燃处理；还可制成干粉灭火剂用于森林、煤田等的大面积灭火。

特别是作为阻燃剂具有以下优点：(1)含磷量大（P2O5达68～70％），含氮量高（12～14％），作为阻燃剂效果良好；(2)聚磷酸铵较正磷酸铵、偏磷酸铵水溶性低吸湿性小，用作潮湿环境中的防火涂料效果优良；(3)聚磷酸铵与有机磷阻燃剂及正磷酸铵比较其热分解温度高，热稳定性好；(4)聚磷酸铵接近中性，且化学稳定性好，可与其它任何物质混合而不起变化；(5)聚磷酸铵制成325目微粒，其比重小，分散性好，表面积大，能很好与涂料、塑料等混合；(6)聚磷酸铵价格廉，毒性低。

3.制法聚磷酸铵按其使用的原料不同可以有各种不同制法：(1)正磷酸（热法和萃取的）以氨高温中和制聚磷酸铵，其中又分不蒸浓萃取磷酸常压氨化及二段中和法；蒸浓（50～54％P2O5）磷酸常压氨化及加压氨化法；在聚磷酸铵存在下氨化法；磷酸和尿素热聚合法。

聚磷酸和聚磷酸铵-概述说明以及解释1.引言1.1 概述聚磷酸和聚磷酸铵是两种重要的无机高分子化合物，具有广泛的应用领域。

聚磷酸是一种无机高分子聚合物，由磷酸基团（-PO4）通过共价键连接而成，具有良好的热稳定性和阻燃性能，被广泛应用于阻燃剂、涂料、胶粘剂等领域。

而聚磷酸铵是由聚磷酸盐和铵盐反应生成的物质，具有优良的离子交换性能和萃取性能，被广泛用作分离、净化和催化剂等领域。

本文将对聚磷酸和聚磷酸铵的物化性质、应用领域和制备方法进行详细介绍，同时比较分析两者之间的差异和优势，为读者提供全面的了解和参考。

文章结构是整篇文章的框架，能够清晰地展现出文章的内容组成和逻辑顺序。

本文的文章结构如下：1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 聚磷酸2.1.1 物化性质2.1.2 应用领域2.1.3 制备方法2.2 聚磷酸铵2.2.1 物化性质2.2.2 应用领域2.2.3 制备方法2.3 比较分析2.3.1 物性比较2.3.2 应用差异2.3.3 实际应用案例3. 结论3.1 总结3.2 展望3.3 结论每个部分都将详细分析聚磷酸和聚磷酸铵的物化性质、应用领域和制备方法，最后通过比较分析来探讨它们之间的差异和实际应用案例，最终得出结论并展望未来研究方向。

整体结构清晰明了，逻辑性强，有助于读者更好地理解文章内容。

1.3 目的：本文旨在系统介绍聚磷酸和聚磷酸铵这两种常见磷酸盐聚合物的物化性质、应用领域和制备方法。

通过对这两种聚合物的特性与应用进行详细的比较分析，探讨它们在不同领域的优劣势，并提供实际应用案例，以便读者更好地了解和理解这两种聚合物的特点，为其在实际应用中做出正确的选择。

最终目的是为了促进这两种聚合物的更广泛应用，并对未来的研究和开发提供参考和启发。

2.正文2.1 聚磷酸2.1.1 物化性质聚磷酸是一种无机高分子化合物，具有较高的热稳定性和化学稳定性。

它在常温下呈白色或无色结晶态，具有良好的溶解性和吸水性。

浅谈阻燃材料聚磷酸铵的研究进展摘要：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，改性研究现状和应用前景进行了介绍。

关键词：聚磷酸铵；阻燃剂；合成方法；改性，应用进展聚磷酸铵（简称APP）是一种磷氮系特效膨胀型无机阻燃剂，通式为（NH4）n+ 2PnO3n+1，外观呈白色粉末状，分水溶性和水难溶性，其中聚合度n 在10- 20 之间为水溶性，称为短链APP；聚合度n 大于20 的为水难溶性，称为长链APP。

该产品P- N 阻燃元素含量高、热稳定性能好，产品近乎中性，能与其他物质配伍，阻燃性能持久，无毒抑烟。

APP作为膨胀型阻燃剂的基础材料, 被广泛应用于阻燃领域，随着全球阻燃剂朝无卤化方向发展，以APP 为主要原料的膨胀型阻燃剂成为研究开发的热点。

APP 的阻燃机理是受热脱水后生成聚磷酸强脱水剂，促使有机物表面脱水生成炭化物，加之生成的非挥发性磷的氧化物及聚磷酸对基材表面进行覆盖，隔绝空气而达到阻燃的目的，同时由于APP 含有氮元素，受热分解释放出CO2、N2、NH3等气体，这些气体不易燃烧，阻断了氧的供应，达到了阻燃增效和协同效应的目的[1]。

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温中和法，P2O5-NH3-H2O 高温气相反应法，NH4H2PO4和CO(NH2)2缩合法，NH4H2PO4和NH3缩合法以及H3PO4和NH3缩合法等。

根据聚磷酸铵不同的用途合成的方法也不一样。

1.1 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 个阶段即可得到白色干燥固体，冷却后得到成品。

李茂林等以85%的磷酸和尿素为原料探究了聚磷酸铵生产的最佳工艺条件，合成的产品聚合度为170，结果表明反应温度220℃，反应时间3h，n(H3PO4) (以P2O5计85%)∶n ［CO(NH2)2］=1∶1.8为最佳工艺条件。