一种三聚氰胺聚磷酸盐的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种三聚氰胺聚磷酸盐的制备方法，包括如下步骤：（1）制备中间体：将磷酸脲在水中溶解，磷酸脲浓度控制在10%～50%，加入一定量的三聚氰胺与磷酸脲反应，磷酸脲与三聚氰胺的摩尔比等于1:0.8～1.25，控制反应温度在25～100℃，反应时间在0.5～2.5小时，过滤、洗涤、真空干燥，得中间体；（2）制备MPOP：将步骤A制得的中间体在200～400℃下煅烧1～5小时，冷却，研磨，过筛，即得阻燃剂三聚氰胺聚磷酸盐。本发明专利技术工艺简单，易工业化，操作条件温和，以水为反应介质，清洁无污染。

Method for preparing melamine polyphosphate

The present invention provides a method for preparing melamine polyphosphate, which comprises the following steps: (1) preparation intermediates: urea phosphate dissolved in water, urea phosphate concentration control in 10% ~ 50%, melamine and urea phosphate reaction by adding a certain amount of the molar ratio of urea phosphate and melamine is equal to 1:0.8 ~ 1.25, the control of reaction at a temperature of 25 to 100 DEG C, the reaction time was 0.5 ~ 2.5 hours, filtering, washing and vacuum drying, so intermediate; (2) preparation of MPOP: A intermediate steps prepared in 200 ~ 1 annealed at 400 ~ 5 hours, cooling, grinding, sieving, the flame retardant systemmelamine phosphate. The invention has the advantages of simple process, easy industrialization, mild operating conditions and water as reaction medium.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三聚氰胺聚磷酸盐的制备方法，属于阻燃剂的制备领域。
技术介绍
阻燃剂是用以提高材料抗燃性，即阻止材料被引燃及抑制火焰传播的助剂。阻燃剂主要用于阻燃合成和天然高分子材料（包括塑料、橡胶、纤维、木材、纸张、涂料等）。在众多的阻燃剂品种中，卤系阻燃剂具有阻燃效果好，用量少，对材料的力学性能影响小等优点，长期以来一直作为主要阻燃品种使用，但用其处理过的材料受热燃烧时会产生有毒、有腐蚀性气体及大量烟雾而污染环境。随着人类环境保护意识的增强，人们对于阻燃剂要求越来越高，不仅要求阻燃剂具有良好的阻燃性能，而且还要求其抑烟和减少被阻燃材料燃烧时有毒气释的释放量，且不恶化基材的使用性能，这就使得传统的卤系阻燃剂面临严峻挑战。因此，无卤阻燃剂将是今后阻燃剂开发的重要方向之一。无卤阻燃剂中常见的有铝-镁系阻燃剂，它具有热稳定好，不挥发，不产生有毒和腐蚀性气体，资源丰富等优点。但其添加量大，有时需达到基材的60%才能达到良好的阻燃效果，这样就恶化了材料的物理机械性能，从而抑制了它的应用范围。膨胀型阻燃剂是现代发展极快的一类无卤阻燃剂，它以磷、氮为主要活性组分，含有这类阻燃剂的高聚物受热时，表面能生成一层均匀的炭质泡沫层，此层隔热、隔氧、抑烟，并能防止的产生熔滴，具有良好的阻燃性能，且符合当今要求阻燃剂少烟、低毒的发展趋势。MPOP是一种新型磷-氮膨胀型阻燃剂，具有无卤、低烟、低毒、与被处理基材相溶性好、热稳定性好、添加量小、水溶性小、阻燃性能优异等特点，MPOP已成为国内外阻燃剂领域的研究热点之一。美国专利US6008349公开了一种三聚氰胺聚磷酸盐的制备方法，该方法分两步进行。第一步，将三聚氰胺、工业尿素与磷酸溶液（质量浓度至少为40%）在140℃下反应，磷酸、三聚氰胺、尿素的摩尔比控制在1:1.0～1.5:0.1～1.5，反应物除去水份，得正磷酸的三聚氰胺和尿素盐；第二步，将制得的复盐掺入SiO2，温度控制在240～340℃，时间0.1～30h，得最终产物MPOP，其水溶性〈0.03g/100mLH2O(25℃)，且具有较好的热稳定性，但其10%水泥浆的pH值较小，仅为3.09左右，在实际应用中可能对基材造成一定的腐蚀。WO00/02869公开了由三聚氰胺和磷酸溶液制得三聚氰胺正磷酸盐（MP），MP再经热处理制备三聚氰胺聚磷酸盐的方法。制得的MPOP大体上具有线性结构，10%水泥浆pH≥5，25℃下水溶性<0.01g/100mL。当MEL/P原子比>1.1，可取1.2～1.5，MPOP为线性结构；当MEL/P原子比<1，线形结构中带有一定的交联结构；当MEL/P原子比<0.4，为网状结构。张泽江等在《应用化学》2003年第20卷第11期:10352-1038页报道了用甲醇作反应介质，硅钨酸为缩合催化剂，由聚磷酸和MEL制备MPOP自膨胀型阻燃剂的方法。反应在甲醇介质中进行，无结块现象，反应易于控制，不会发生局部过热现象，产品纯度较高，但甲醇有较大毒性，对环境污染大，难以实现工业化。JP2004/010649公开了一种MPOP的制备方法，该法以三聚氰胺、磷酸氢二铵和尿素为原料，分两段制得MPOP。第一段，在170~230℃（可取的190~210℃）下将固体混合物进行热处理；第二段，在270~350℃（可取290~310℃）下再次进行热处理（煅烧），得到产物MPOP。该法第一段反应需要在较高温度下完成，所需的能耗高。美国专利US6136973报道了聚磷酸的密胺-密白胺-密勒胺复盐的生产方法。该反应分两步进行，第一步，三聚氰胺与磷酸按2.0~4.0:1的摩尔比进行反应，反应温度为0~300℃，得到中间体；第二步，煅烧中间体，反应温度控制在340~450℃，煅烧时间0.1~30h。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点而提供一种工艺简单、易工业化、成本低、质量好，操作条件温和，投资少、清洁无污染的三聚氰胺聚磷酸盐（MPOP）的制备方法。本专利技术的一种三聚氰胺聚磷酸盐的制备方法，包括如下步骤：（1）取一定量的磷酸脲置于装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的反应容器中，再用适量的水溶解，磷酸脲质量浓度控制在10%～50%，再缓慢向反应容器中加入一定量的三聚氰胺，磷酸脲与三聚氰胺的摩尔比等于1:0.8～2，搅拌升温至40～100℃，保温反应0.5～3.0小时，冷却，抽滤，洗涤，于70℃真空干燥24h，得中间体；（2）将得到的中间体在200～400℃下煅烧1.0～5.0小时，冷却，研磨，过筛，即得产品。其中，磷酸脲与三聚氰胺的反应介质为水，且水的添加量控制在磷酸脲质量的50%～90%。在反应过程中，电动搅拌器搅拌速度控制在200～350转/min。所述中间体煅烧可在马弗炉中或回转窑中进行。本专利技术与现有技术相比，具有明显的优点和效果，在第二步反应中连接在磷酸上的尿素可作为缩聚剂，从而提高MPOP的聚合度，降低水溶性和吸水性。从上面的技术方案可以看出，反应中以水作反应介质，具有一定的环保作用，制备中间体的温度不高，反应能耗小。制得的MPOP的10%水泥浆的pH值为5~7，应用过程中不会对基材造成腐蚀，MPOP热稳定性也较好，在388℃时无明显热失重。附图说明图1为本专利技术最优条件下合成的阻燃剂：L-MPOP/PP复合材料的TG曲线。图2为本专利技术最优条件下合成的阻燃剂：L-MPOP/PP复合材料的DTG曲线。图3为L-MPOP/PP复合材料的极限氧指数。具体实施方式下面结合具体实施例来详细阐述本专利技术。实施例1称取39.52g（0.25mol）磷酸脲，置于500mL装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入158.08g去离子水使磷酸脲溶解，磷酸脲浓度为20%，再向磷酸脲溶液中缓慢加入31.54g(0.25mol)三聚氰胺，搅拌升温至80℃，电动搅拌器搅拌速度控制在200～350转/min，保温反应1.5小时，反应完毕，冷却，抽滤，用去离子水洗涤，于70℃真空干燥24h，碾磨，得53.30g中间体，其产率为75.00%，反应终点pH值为2.45。实施例2称取39.52g（0.25mol）磷酸脲，置于500mL装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入91.21g去离子水使磷酸脲溶解，磷酸脲浓度为30%，再向磷酸脲溶液中缓慢加入31.54g(0.25mol)三聚氰胺，搅拌升温至80℃，电动搅拌器搅拌速度控制在200～350转/min，保温反应1.5小时，反应完毕，冷却，抽滤，用去离子水洗涤，于70℃真空干燥24h，碾磨，得53.45g中间体，其产率为75.22%，反应终点pH值为2.67。实施例3称取39.52g（0.25mol）磷酸脲，置于500mL装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入59.28g去离子水使磷酸脲溶解，磷酸脲浓度为40%，再向磷酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三聚氰胺聚磷酸盐的制备方法，包括如下步骤：（1）取一定量的磷酸脲置于装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的反应容器中，再用适量的水溶解，磷酸脲质量浓度控制在10%～50%，再缓慢向反应容器中加入一定量的三聚氰胺，磷酸脲与三聚氰胺的摩尔比等于1:0.8～2，搅拌升温至40～100℃，保温反应0.5～3小时，冷却，抽滤，洗涤，于70℃真空干燥24h，得中间体；（2）将得到的中间体在马弗炉中或回转窑于200～400℃下煅烧1～5小时，冷却，研磨，过筛，即得产品。

【技术特征摘要】
1.一种三聚氰胺聚磷酸盐的制备方法，包括如下步骤：
（1）取一定量的磷酸脲置于装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的反应容器中，再用适量的水溶解，磷酸脲质量浓度控制在10%～50%，再缓慢向反应容器中加入一定量的三聚氰胺，磷酸脲与三聚氰胺的摩尔比等于1:0.8～2，搅拌升温至40～100℃，保温反应0.5～3小时，冷却，抽滤，洗涤，于70℃真空干燥24h，得中间体；
（2）将得到的中间体在马弗炉中或回转窑于200～400℃下煅烧1～5小时，冷却，研磨，过筛，即得产品。
2.如权利要求1所述的三聚氰胺聚磷酸盐的制备方法，其特征在于：所述磷酸脲浓度为30%，所述反应温度控制在80℃，所述保温反应时间为1.5h，所述磷酸脲...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦军，刘飞，解田，欧斌，陈利萍，姜定，田瑶珠，吕晴，
申请(专利权)人：瓮福集团有限责任公司，贵州大学，福州宏泰投资有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52