一种凹凸棒土掺杂聚磷酸铵的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种凹凸棒土掺杂聚磷酸铵的制备方法，涉及膨胀型阻燃剂技术领域，包括以下制备步骤：(1)预聚合；(2)氨化转晶；(3)通氨熟化。本发明专利技术在高温高压反应釜中制备聚磷酸铵，通过在反应原料中加入凹凸棒土，得到的聚磷酸铵II型比例较高，较聚磷酸铵与凹凸棒土共混而言，阻燃效果更好。

【技术实现步骤摘要】
一种凹凸棒土掺杂聚磷酸铵的制备方法
：本专利技术涉及膨胀型阻燃剂
，具体涉及一种凹凸棒土掺杂聚磷酸铵的制备方法。
技术介绍
：聚磷酸铵，一种无机阻燃剂，缩写为APP，通式为(NH4)n+2PnO3n+1，常与其它材料构成膨胀型阻燃体系。已知的聚磷酸铵有6种不同的晶体结构，其中I型和II型聚磷酸铵应用最为广泛，且均是以两者混合物形式存在。I型APP是多孔性颗粒状物质，表面具有不规则结构，所以容易发生吸湿现象。I型APP只能用于纸张和织物的阻燃，在其它方面受到了很大的限制。Ⅱ型APP为正交晶型，结构紧密，难溶于水，且颗粒表面十分圆滑，不易发生吸湿现象，其聚合度也比I型APP高。II型APP表面十分圆滑，不发生渗析现象，而且II型APP聚合度较大，与有机聚合物的相容性就越好，分解温度越高，热稳定性就越好，作为阻燃剂效果就越好。由于聚磷酸铵的阻燃效果有限，需将聚磷酸铵与其它无机材料配合使用，提高阻燃性能。常用的手段是将无机材料在塑料加工过程中通过熔融共混加入，但这种方法无法消除因I型APP的存在导致聚磷酸铵的阻燃效果有限的问题。《复合材料学报》第30卷第3期，公开了“钙基纳米蒙脱土/聚磷酸铵复合物的结构与性质”，通过在聚磷酸铵(APP)缩聚反应过程中加入钙基纳米蒙脱石(CaMMT)，制备CaMMT/APP复合物，以提高CaMMT在APP中的分散性，并提高其热性能，从而提高阻燃效果。但加入钙基纳米蒙脱土(NaMMT)后，I型APP的比例提高，II型APP的比例降低，APP自身的分解温度、热稳定性均降低。<br>
技术实现思路
：本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种凹凸棒土(ATP)掺杂聚磷酸铵的制备方法，解决现有技术中II型APP比例低的问题，该方法制备的聚磷酸铵中II型APP的比例高，用于塑料中阻燃效果好。本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：一种凹凸棒土掺杂聚磷酸铵的制备方法，包括以下制备步骤：(1)预聚合：将磷酸铵盐与五氧化二磷加入反应釜中，再加入凹凸棒土，通入氮气保护，升温至260～280℃；(2)氨化转晶：预聚合完成后，向反应釜中通入氨气，并升温至280～310℃；(3)通氨熟化：维持氨气压力0.1-0.15MPa，将温度保持在250～270℃，结束后降温，得到凹凸棒土掺杂聚磷酸铵。所述磷酸铵盐为磷酸氢二铵或磷酸二氢铵。所述磷酸铵盐与五氧化二磷的摩尔比为1:1。所述凹凸棒土的加入量为磷酸铵盐与五氧化二磷总量的1-10wt％。为了避免因反应放热导致反应温度过高，所述升温速度不超过5℃/min。所述预聚合时间为60～120min。所述氨化转晶时间120～240min。所述通氨熟化时间60～120min。上述技术方案中的凹凸棒土由于含杂质较多，为了进一步提高纯度，预先采用酸处理除杂，得到杂质少的凹凸棒土。所述步骤(1)中凹凸棒土的除杂操作为：在去离子水中搅拌10-20h，加盐酸调节pH至3～4，再搅拌24-48h，用离心机分级离心，去除黑色杂质，烘干研磨，过300目筛。上述技术方案制备的凹凸棒土掺杂聚磷酸铵作为阻燃剂在塑料中的阻燃应用。本专利技术选用凹凸棒土作为改性剂的原理：虽然蒙脱土与凹凸棒土都属于硅酸盐的天然矿物，但蒙脱土为片层结构，对聚磷酸铵的聚合不利，而凹凸棒土为棒状结构，不存在类似的问题，得到的聚磷酸铵II型比例高，用于膨胀系中有一定的协效阻燃效果。本专利技术的有益效果是：本专利技术在高温高压反应釜中制备聚磷酸铵，通过在反应原料中加入凹凸棒土，得到的聚磷酸铵II型比例较高，较聚磷酸铵与凹凸棒土共混而言，阻燃效果更好。附图说明：图1为NaMMT、ATP分别掺杂APP的红外谱图；图2为APP、ATP掺杂APP的SEM电镜图(1：APP的电镜图；2：ATP掺杂APP的电镜图)；图3为不同比例ATP掺杂APP的红外谱图；图4为不同比例ATP掺杂APP的XRD衍射谱图；其中，APP为聚磷酸铵；NaMMT为钠基蒙脱土；ATP为凹凸棒土。具体实施方式：为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本专利技术。实施例和对照例采用如下加工步骤制备测试样条：将聚丙烯、阻燃剂分别在70℃下干燥1h，按照配方向聚丙烯中加入阻燃剂、双季戊四醇、三聚氰胺，在密炼机180℃下加工15min，设置转速60r/min，利用平板硫化机在10Mpa下热压10min，再在5MPa下冷压10min，得到测试样条。按照标准GB/T2408-2008、GB/T2406-2008利用万能制样机对制备的测试样条进行UL-94垂直燃烧等级和氧指数的测试,垂直燃烧长(125±5)mm,宽(13±0.3)mm，厚(3.0±0.2)mm，极限氧指数长宽高为120mm×(6.5±0.5)mm×(3.0±0.5)mm。实施例1：凹凸棒土为磷酸氢二胺、五氧化二磷的2％。17.17g磷酸氢二铵、18.45g五氧化二磷和0.71g凹凸棒土加入到高温高压反应釜内，54min升温至280℃，280℃下预聚合2h，通入氨气，继续反应2h，再维持0.1MPa的氨压通氨熟化90min，冷却至室温，出料，得到凹凸棒土掺杂聚磷酸铵。以重量份数计，由70份聚丙烯，18.36份凹凸棒土掺杂聚磷酸铵、6份双季戊四醇、6份三聚氰胺制备测试样条，并进行阻燃性能测试。实施例2：凹凸棒土为磷酸氢二胺、五氧化二磷的4％。17.17g磷酸氢二铵、18.45g五氧化二磷和1.42g凹凸棒土加入到高温高压反应釜内，54min升温至280℃，280℃下预聚合2h，通入氨气，升温至300℃，继续反应2h，降温至260℃，再维持0.1MPa的氨压通氨熟化90min，冷却至室温，出料，得到凹凸棒土掺杂聚磷酸铵。以重量份数计，由70份聚丙烯，18.72份凹凸棒土掺杂聚磷酸铵、6份双季戊四醇、6份三聚氰胺制备测试样条，并进行阻燃性能测试。实施例3：凹凸棒土为磷酸氢二胺、五氧化二磷的6％。15.85g磷酸氢二铵、17.03g五氧化二磷和1.97g凹凸棒土加入到高温高压反应釜内，52min升温至270℃，280℃下预聚合2h，升温至310℃，通入氨气，继续反应3h，再维持0.15MPa的氨压通氨熟化1h，冷却至室温，出料，得到凹凸棒土掺杂聚磷酸铵。以重量份数计，由70份聚丙烯，19.08份凹凸棒土掺杂聚磷酸铵、6份双季戊四醇、6份三聚氰胺制备测试样条，并进行阻燃性能测试。实施例4：凹凸棒土为磷酸氢二胺、五氧化二磷的8％。15.85g磷酸氢二铵、17.03g五氧化二磷和2.63g凹凸棒土加入到高温高压反应釜内，54min升温至280℃，280℃下预聚合2h，通入氨气，继续反应3h，再维持0.1MPa的氨压通氨熟化90min，冷却至室温，出料，得到凹凸棒土掺杂聚磷酸铵。以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种凹凸棒土掺杂聚磷酸铵的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：/n(1)预聚合：将磷酸铵盐与五氧化二磷加入反应釜中，再加入凹凸棒土，通入氮气保护，升温至260～280℃；/n(2)氨化转晶：预聚合完成后，向反应釜中通入氨气，并升温至280～310℃；/n(3)通氨熟化：维持氨气压力0.1-0.15MPa，将温度保持在250～270℃，结束后降温，得到凹凸棒土掺杂聚磷酸铵。/n

【技术特征摘要】
1.一种凹凸棒土掺杂聚磷酸铵的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：
(1)预聚合：将磷酸铵盐与五氧化二磷加入反应釜中，再加入凹凸棒土，通入氮气保护，升温至260～280℃；
(2)氨化转晶：预聚合完成后，向反应釜中通入氨气，并升温至280～310℃；
(3)通氨熟化：维持氨气压力0.1-0.15MPa，将温度保持在250～270℃，结束后降温，得到凹凸棒土掺杂聚磷酸铵。


2.根据权利要求1所述的凹凸棒土掺杂聚磷酸铵的制备方法，其特征在于：所述磷酸铵盐为磷酸氢二铵或磷酸二氢铵。


3.根据权利要求1所述的凹凸棒土掺杂聚磷酸铵的制备方法，其特征在于：所述磷酸铵盐与五氧化二磷的摩尔比为1:1。


4.根据权利要求1所述的凹凸棒土掺杂聚磷酸铵的制备方法，其特征在于：所述凹凸棒土的加入量为磷酸铵盐与五氧化二磷总量的1-10wt％。


5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈龙，蒋学鑫，王韶晖，秦永法，
申请(专利权)人：蚌埠壹石通聚合物复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34