【摘要】：國內(nèi)高聚合度聚磷酸銨生產(chǎn)規(guī)模普遍偏小,制約其在阻燃材料領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。本研究在100L小試實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用1000L聚合釜對一步法制備高聚合度聚磷酸銨過程進(jìn)行了中試放大研究,分別考察了進(jìn)料量、三聚氰胺添加量、通氨流量、熟化條件等操作條件對工藝過程的影響,研究得出在五氧化二磷與磷酸氫二銨摩爾比為1∶1的條件下,最佳工藝條件為進(jìn)料量240kg,三聚氰胺0.8kg,通氨流量11m~3/h,通氨溫度195~200℃,熟化時間150min,熟化階段通氨流量15m~3/h。本研究將為國內(nèi)高聚合度聚磷酸銨大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)提供指導(dǎo)。
【圖文】：

聚合釜中，升溫至１８２℃，通入氨氣，氨氣壓力０．４ＭＰａ，流量為１８．１ｍ３／ｈ，４０ｍｉｎ后減小通氨量至１７．４ｍ３／ｈ繼續(xù)通氨，進(jìn)行熟化處理７０ｍｉｎ。產(chǎn)品灰ｐＨ４．８６３將１１５ｋｇＤＡＰ和１２５ｋｇ五氧化二磷加入到聚合釜中，升溫至２００℃，通入氨氣，，氨氣壓力０．４ＭＰａ，流量為１１ｍ３／ｈ，６０ｍｉｎ后增大通氨量至１５ｍ３／ｈ繼續(xù)通氨，進(jìn)行熟化處理７０ｍｉｎ產(chǎn)品白ｐＨ６．６不同進(jìn)料量的放熱曲線對比見圖１。通過圖１可以看出，從物料的熔融到通氨反應(yīng)，共經(jīng)歷了兩段放熱過程。一段放熱為ＤＡＰ和五氧化二磷的熔融縮聚放熱過程，二段為通氨聚合放熱過程。通過對比不同投料量下的放熱曲線可以看出，一段和二段的升溫速率均隨著投料量的增大而增大。當(dāng)投料量為２８０和３３２ｋｇ時，所得的產(chǎn)品發(fā)灰，顆粒大且硬，ｐＨ低，說明氨化程度不好，而且二段升溫明顯，反應(yīng)過程不易控制。另一方面，進(jìn)料量增多所需的氨流量也需要相應(yīng)增大，為了避免二段溫升過高而使反應(yīng)器“飛溫”，需降低氨氣通入的溫度，這樣容易導(dǎo)致聚合反應(yīng)鏈增長速率減慢，使產(chǎn)品不容易固化。綜上所述并結(jié)合產(chǎn)品的實(shí)際性質(zhì)，后期研究均采用了２４０ｋｇ的進(jìn)料量，即ＤＡＰ１１５ｋｇ，Ｐ２Ｏ５１２５ｋｇ。圖１不同投料量放熱曲線的對比３．２通氨流量的影響由前期１００Ｌ實(shí)驗(yàn)得出通氨流量的大小對合成產(chǎn)品的晶型有顯著的影響。采用與小試實(shí)驗(yàn)中相同的進(jìn)料量與通氨流量的匹配關(guān)系，等比放大到１０００Ｌ聚合釜，以１５ｍ３／ｈ氨流量為起點(diǎn)，考察不同的通氨流量對產(chǎn)品晶型的影響。

圖２合成產(chǎn)品的ＸＲＤ衍射圖譜表３合成樣品的ＸＲＤ衍射數(shù)據(jù)樣品４＃樣品５＃樣品６＃２θ／（°）ｄ／鍊ＡＩ／％２θ／（°）ｄ／鍊ＡＩ／％２θ／（°）ｄ／鍊ＡＩ／％１４．７１６．０２４５．６１４．６３６．０５４１．３１４．６８６．０３１４．６８１５．５５５．６９１００１５．４５５．７３１００１５．５２５．７０１５．５２２５．６６３．４７１９．６２５．６１３．４８２２．５———２６．１１３．４１４６．１２６．０３３．４２４５．２２６．１１３．４１３１．８２７．５５３．２３４２６．８———２９．１５３．０６４６．４２９．１８３．０６５３．１２９．０７３．０７５５．９３０．６０２．９２３５．６３０．６２２．９２３６．８３０．５２２．９３３９．６－－－從圖２可以看出，隨著通氨流量逐漸減小，雜質(zhì)峰數(shù)量減少，ＩＩ型ＡＰＰ特征峰更加明顯。產(chǎn)品的溶解度由１．８７ｇ／１００ｍＬ水降低到１．０５ｇ／１００ｍＬ水。同時通過表３的數(shù)據(jù)得出通氨量過大，如４＃、５＃樣品，產(chǎn)品的ＸＲＤ圖譜中顯示出高強(qiáng)度的Ｉ型ＡＰＰ特征峰，說明Ｉ型ＡＰＰ含量可觀。這可能由于通入過量的氨帶走大量熱，使反應(yīng)溫度降低，朝生成Ｉ型ＡＰＰ的方向進(jìn)行，也可能由于游離態(tài)ＡＰＰ兩段羥基被瞬間氨化，使鏈長增長變得困難，導(dǎo)致生成短鏈Ｉ型ＡＰＰ晶體。因此在線性放大的通氨量下，并不能得到晶型純凈、聚合度高的ＩＩ型ＡＰＰ產(chǎn)品。這是由于１０００Ｌ聚合釜的形狀和傳質(zhì)傳熱效果與小試的１００Ｌ聚合釜相比，１０００Ｌ聚合釜的物料層更
【作者單位】： 華東理工大學(xué)化學(xué)工程研究所;中化涪陵化工有限公司;
【基金】：上海市科委項(xiàng)目資助15195800700
【分類號】：TQ317

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李蕾;聚磷酸銨的合成方法分析比較[J];武警學(xué)院學(xué)報;2004年02期

2 章元春,楊榮杰;聚磷酸銨的研究進(jìn)展[J];無機(jī)鹽工業(yè);2004年04期

3 章元春,楊榮杰;低水溶解度聚磷酸銨的制備與表征[J];無機(jī)鹽工業(yè);2005年03期

4 徐藝青;殷恒波;盧燕;趙斌;蔣銀花;;表面修飾劑對制備超細(xì)聚磷酸銨的影響[J];塑料工業(yè);2006年01期

5 胡云楚;吳志平;孫漢洲;周瑩;劉元;;聚磷酸銨的合成及其阻燃性能研究[J];功能材料;2006年03期

6 馬慶文;古思廉;梅毅;羅康碧;;聚磷酸銨生產(chǎn)工藝綜述[J];云南化工;2006年03期

7 儀德啟;楊榮杰;;結(jié)晶Ⅱ型聚磷酸銨制備過程中氨的作用研究[J];無機(jī)鹽工業(yè);2008年03期

8 王連祥;;農(nóng)用肥料聚磷酸銨的制備與應(yīng)用[J];磷肥與復(fù)肥;2008年02期

9 雷婷;李軍;王珊;;微波強(qiáng)化聚磷酸銨聚合的研究[J];無機(jī)鹽工業(yè);2008年11期

10 焦立強(qiáng);湯建偉;化全縣;劉詠;;聚磷酸銨的研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用[J];無機(jī)鹽工業(yè);2009年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 邵珠寶;陳力;王玉忠;;低分子量Ⅱ-型聚磷酸銨的制備[A];2010年中國阻燃學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

2 李蕾;殷錚;;聚磷酸銨改性方法初探[A];2004全國阻燃學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

3 邵珠寶;譚翼;陳力;王玉忠;;Ⅰ型聚磷酸銨的改性及其阻燃性能研究[A];2012年中國阻燃學(xué)術(shù)年會論文集[C];2012年

4 王清才;楊榮杰;;結(jié)晶Ⅱ-型聚磷酸銨的制備與表征[A];2006年全國功能材料學(xué)術(shù)年會專輯[C];2006年

5 周健;付全軍;楊林;王辛龍;張志業(yè);鐘本和;;聚磷酸銨的表面改性及阻燃性能的研究[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第19分會場摘要集[C];2012年

6 華明明;李蕾;;聚磷酸銨與膨脹石墨的性能與應(yīng)用比較[A];2004全國阻燃學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

7 汪玲;劉吉平;;微膠囊技術(shù)包覆聚磷酸銨研究進(jìn)展[A];2014年全國阻燃學(xué)術(shù)年會會議論文集[C];2014年

8 駱介禹;駱希明;;聚磷酸銨的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)[A];2004全國阻燃學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

9 黃亮;;聚磷酸銨阻燃劑的包覆處理及應(yīng)用研究[A];2013年全國阻燃學(xué)術(shù)年會會議論文集[C];2013年

10 曾軍;羅運(yùn)軍;羅巨濤;;聚磷酸銨/水性聚丙烯酸酯阻燃膠在織物涂層中的應(yīng)用研究[A];2008年全國阻燃學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 呂明福;聚丙烯/聚磷酸銨復(fù)合材料及其增韌體系的結(jié)構(gòu)和性能[D];北京化工大學(xué);2005年

本文編號：2524763