一种细粒径高白度焦磷酸哌嗪阻燃剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种细粒径高白度焦磷酸哌嗪阻燃剂的制备方法，涉及阻燃剂技术领域。一种细粒径高白度焦磷酸哌嗪阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：S1：在反应器中依次加入水、磷酸源和哌嗪源，所述的磷酸源为75％磷酸和/或85％磷酸，所述的哌嗪源为无水哌嗪和/或六八哌嗪；S2：将反应器加热并搅拌一定时间；S3：反应完毕后，关闭加热，反应液降温，得到含有中间体二磷酸哌嗪晶体的浆液。本发明专利技术使用二磷酸哌嗪浆液直接脱水，使得投入的所有哌嗪源都可以转化为最终产物焦磷酸哌嗪，与传统液相法以及固相法相比，对哌嗪源的利用率更高，同时避免了由于使用回收液导致的带颜色的副产物累积，避免传递到最终产品焦磷酸哌嗪内部。避免传递到最终产品焦磷酸哌嗪内部。避免传递到最终产品焦磷酸哌嗪内部。

【技术实现步骤摘要】
一种细粒径高白度焦磷酸哌嗪阻燃剂的制备方法


[0001]本专利技术属于阻燃剂
，特别涉及一种细粒径高白度焦磷酸哌嗪阻燃剂的制备方法。

技术介绍

[0002]近十年来，阻燃聚丙烯材料行业蓬勃发展，它们主要用于电子、电气、仪表、汽车等行业，传统的聚丙烯阻燃一般采用溴锑体系，但溴锑体系的烟密度高，今年来欧盟开始对锑的使用进行了限制，这也大大制约了溴锑体系的使用范围，目前市面上的阻燃聚丙烯所使用的无卤阻燃剂为聚磷酸铵体系居多，一般是采用聚磷酸铵搭配相应的碳源使用，该体系用在不加纤聚丙烯材料，阻燃等综合效果很好，而且相对其它无卤阻燃体系，其成本相对较低，所以市场占有率很高，但是聚磷酸铵体系的阻燃效率偏低，往往需要添加的份数较高，因此导致阻燃聚丙烯的力学性能受到很大影响；另外，聚磷酸铵体系由于分解温度较低，不适用在玻纤增强体系聚烯烃材料，加工时容易发生分解；在高温高湿条件下，长期使用后，制件表面会析出一种黏性物质，一般认为是聚磷酸铵在高温高湿条件下长期放置而分解，导致表面析出黏性聚磷酸类物质，以上种种缺点，导致聚磷酸铵体系在聚丙烯材料中的使用受到很大的限制。
[0003]焦磷酸哌嗪是最近几年开始流行的新型聚丙烯膨胀型阻燃剂，一般是采用焦磷酸哌嗪搭配焦(聚)磷酸三聚氰胺复配使用，对比聚磷酸铵体系，焦磷酸哌嗪体系阻燃剂具有更高的分解温度，能使用在玻纤增强聚丙烯材料中；另外焦磷酸哌嗪体系阻燃剂具有更高的阻燃效率，同等阻燃效果下需要添加的阻燃剂量比聚磷酸铵体系要少，对下游聚丙烯材料的力学性能等影响相对较少；此外焦磷酸哌嗪体系阻燃剂在高温高湿条件下，还能保持其阻燃性能及外观力学性能，目前的焦磷酸哌嗪的合成方法分为液相法与固相法，液相法生产难以做到无卤要求，同时其产率较低，固相法生产出的焦磷酸哌嗪的粒径较大，同时难以保证焦磷酸哌嗪的白度，从而影响其使用，为此提出一种细粒径高白度焦磷酸哌嗪阻燃剂的制备方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种细粒径高白度焦磷酸哌嗪阻燃剂的制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种细粒径高白度焦磷酸哌嗪阻燃剂的制备方法，如下面反应式(Ⅰ)所示，包括以下步骤：
[0006][0007]S1：在反应器中依次加入水、磷酸源和哌嗪源，所述的磷酸源为75％磷酸和/或85％磷酸，所述的哌嗪源为无水哌嗪和/或六八哌嗪；
[0008]S2：将反应器加热并搅拌一定时间；
[0009]S3：反应完毕后，关闭加热，反应液降温，得到含有中间体二磷酸哌嗪晶体的浆液；
[0010]S4：将含二磷酸哌嗪晶体的浆液转入球磨机内进行研磨，得到细粒径的二磷酸哌嗪浆液；
[0011]S5：将研磨后的二磷酸哌嗪浆液，按一定的喂料速度，投入喷雾干燥设备，调节喷雾干燥温度，进行高温脱水，得到细粒径高白度焦磷酸哌嗪粉末。
[0012]更进一步地，步骤S1中，磷酸源与哌嗪源中的磷与氮的摩尔比为1：(0.9-1.1)。
[0013]更进一步地，步骤S2中，二磷酸哌嗪合成加热反应温度为50-95℃。
[0014]更进一步地，步骤S2中，二磷酸哌嗪合成反应时间为1-5小时。
[0015]更进一步地，步骤S3中，二磷酸哌嗪反应液降温至5-40℃。
[0016]更进一步地，步骤S4中，研磨后的二磷酸哌嗪浆液中，二磷酸哌嗪粉末的粒径范围控制在2-7μm。
[0017]更进一步地，步骤S5中，所使用的喷雾干燥为压力喷雾干燥、离心喷雾干燥和气流式喷雾干燥中的任意一种。
[0018]更进一步地，步骤S1中，喷雾干燥使用惰性气体保护。
[0019]更进一步地，步骤S5中，惰性气体为氮气或者氩气。
[0020]更进一步地，步骤S5中，喷雾干燥的温度范围为250-400℃。
[0021]更进一步地，步骤S5中，喷雾干燥的喂料速度为10-100kg/h。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023](1)、该细粒径高白度焦磷酸哌嗪阻燃剂的制备方法，使用二磷酸哌嗪浆液直接脱水，使得投入的所有哌嗪源都可以转化为最终产物焦磷酸哌嗪，与传统液相法以及固相法相比，对哌嗪源的利用率更高，同时避免了由于使用回收液导致的带颜色的副产物累积，避免传递到最终产品焦磷酸哌嗪内部。
[0024](2)、该细粒径高白度焦磷酸哌嗪阻燃剂的制备方法，通过引入球磨机对中间体二磷酸哌嗪晶体进行研磨，使得研磨后的二磷酸哌嗪，经过高温喷雾干燥脱水，得到的焦磷酸哌嗪产品粒径比较细，无需进一步粉碎即可使用到下游产品中，同时细粒径的产品脱水，也避免了有未脱水的二磷酸哌嗪中间体包裹在内部，导致焦磷酸哌嗪产品的DTG有提前分解的趋势。
[0025](3)、该细粒径高白度焦磷酸哌嗪阻燃剂的制备方法，通过使用喷雾干燥设备去脱水，大大缩短了焦磷酸哌嗪在高温条件下的停留时间，避免焦磷酸哌嗪由于长时间停留在过高温条件下分解，而导致的颜色变黄变灰，白度变低，可以从根本上解决焦磷酸哌嗪物料白度问题，另外，喷雾干燥是使用热空气去加热，所以没有固定的加热块，不会产生由于长时间接触导致大量异色点出现，能够进一步的提高产品的白度。
附图说明
[0026]图1是实施例1焦磷酸哌嗪产品的热重分析(TGA)谱图。
[0027]图2是对比例1焦磷酸哌嗪产品的热重分析(TGA)谱图。
[0028]图3是对比例2焦磷酸哌嗪产品的热重分析(TGA)谱图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例一：
[0031]在反应器内加入水40kg，75％磷酸130kg，开启搅拌，分批加入无水哌嗪86kg，加热至90℃，并保持3小时，降温至30℃，得到二磷酸哌嗪晶体浆液，将二磷酸哌嗪晶体浆液通过管道，导入球磨机内进行研磨，得到粒径D50为4μm的二磷酸哌嗪浆液，放料至带搅拌的过渡罐内，过渡罐连通喷雾干燥器进样器，喷雾干燥采用氮气保护，调节进样速度为15kg/h，温度为300℃，喷雾干燥得到焦磷酸哌嗪，产品粒径D50为8μm，白度为92。
[0032]实施例二：
[0033]在反应器内加入水15kg，85％磷酸115kg，开启搅拌，分批加入六八哌嗪126kg，加热至85℃，并保持4小时，降温至30℃，得到二磷酸哌嗪晶体浆液，将二磷酸哌嗪晶体浆液通过管道，导入球磨机内进行研磨，得到粒径D50为5μm的二磷酸哌嗪浆液，放料至带搅拌的过渡罐内，过渡罐连通喷雾干燥器进样器，喷雾干燥采用氮气保护，调节进样速度为20kg/小时，温度为310℃，喷雾干燥得到焦磷酸哌嗪，产品粒径D50为9μm，白度93。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细粒径高白度焦磷酸哌嗪阻燃剂的制备方法，其特征在于：如下面反应式(Ⅰ)所示，包括以下步骤：S1：在反应器中依次加入水、磷酸源和哌嗪源，所述的磷酸源为75％磷酸和/或85％磷酸，所述的哌嗪源为无水哌嗪和/或六八哌嗪；S2：将反应器加热并搅拌一定时间；S3：反应完毕后，关闭加热，反应液降温，得到含有中间体二磷酸哌嗪晶体的浆液；S4：将含二磷酸哌嗪晶体的浆液转入球磨机内进行研磨，得到细粒径的二磷酸哌嗪浆液；S5：将研磨后的二磷酸哌嗪浆液，按一定的喂料速度，投入喷雾干燥设备，调节喷雾干燥温度，进行高温脱水，得到细粒径高白度焦磷酸哌嗪粉末。2.根据权利要求1所述的一种细粒径高白度焦磷酸哌嗪阻燃剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，磷酸源与哌嗪源中的磷与氮的摩尔比为1：(0.9-1.1)。3.根据权利要求1所述的一种细粒径高白度焦磷酸哌嗪阻燃剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中，二磷酸哌嗪合成加热反应温度为50-95℃。4.根据权利要求1所述的一种细粒径高白度焦磷酸哌嗪阻燃剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中，二磷酸哌嗪合成反应时间为1-5小时。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志钊，周侃，
申请(专利权)人：清远市普塞呋磷化学有限公司，
类型：发明
国别省市：