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聚磷酸銨又稱多聚磷酸銨或縮聚磷酸銨(簡稱APP),1965年美國孟山都公司首先開發成功。聚磷酸銨無毒無味,不產生腐蝕氣體,吸濕性小,熱穩定性高,是一種性能優良的非鹵阻燃劑

1簡介

聚磷酸銨又稱多聚磷酸銨或縮聚磷酸銨(簡稱APP),1965年美國孟山都公司首先開發成功。聚磷酸銨無毒無味,不產生腐蝕氣體,吸濕性小,熱穩定性高,是一種性能優良的非鹵阻燃劑。在20世紀70年代初,日本、前西德、前蘇聯等開始大量生產,目前應用較為普遍。中國從20世紀80年代開始研製該類產品,生產企業有幾十家,主要用作阻燃劑。
聚磷酸銨是一種含N和P的聚磷酸鹽,按其聚合度可分為低聚、中聚以及高聚3種,其聚合度越高水溶性越小,反之則水溶性越大。按其結構可以分為結晶形和無定形,結晶態聚磷酸銨為長鏈狀水不溶性鹽。聚磷酸銨的分子通式為(NH4)(n+2)Pn0(3n+1),當n為10 ~20時,為水溶性;當n大於20時,為難溶性。
聚磷酸銨已逐漸進入復混肥和液體肥料的生產,特別是在發達國家已得到廣泛應用。20世紀70年代初,美國TVA開發了用商品濕法磷酸(54%P205,質量分數)生產聚磷酸銨基礎液體肥料,也就是將濕法磷酸濃縮成過磷酸,在管式反應器中與氨反應,生成高濃度聚磷酸銨,加水冷卻生成品級為10-34-0的液肥產品。基礎液肥可與氮溶液、鉀肥生產液體復混肥。中國目前尚未有專業生產聚磷酸銨肥料的企業,其性狀、組成及生產方法尚存在爭議,一般認為作為肥料用聚磷酸銨應是短鏈全水溶的,包含磷酸銨、三聚磷酸銨和四聚磷酸銨等多種聚磷酸銨,聚合度更高、鏈更長的聚磷酸銨只有少量存在;另有資料介紹,農用聚磷酸銨聚合度通常為5~18,且溶解性好,是液體肥料的主要品種。農用聚磷酸銨目前在中國僅有少量生產,還未形成商品出售。

2基本信息

簡稱:APP。
英文名: ammonium polyphosphate;polyphosphoric acids ammonium salts
CAS編號68333-79-9。
聚磷酸銨系無分支的長鏈聚合物,分子結構通式為(NH4)n+2PnO3n+1,當n足夠大時,可寫為(NH4)n+2PO3n+

3質量指標

指標名稱 一等品 合格品
五氧化二磷(P2O5)的質量分數/%≥ 68.0 67.0
氮(N)含量/%≥ 13.0 12.0
平均聚合度 30 20
pH值(10g/L溶液) 4.5~6.5 4.5~6.5
細度(通過50μm篩)/%≥ 90 90

4物化性能

聚磷酸銨的含磷量高達30%~32%,含氮為14%~16%。這類阻燃劑最突出的特徵是燃燒時的生煙量極低,不產生鹵化氫。由於聚磷酸銨熱穩定性好,可替代磷酸銨。
聚磷酸銨為白色結晶或無定形微細粉末。APP的水溶性和吸濕性隨聚合物增加而降低。國內按聚合度n的不同可分為水溶性(n=10~20,相對分子質量1000~2000)和水不溶性(n>20,相對分子質量大於2000)兩種。n可大於1000。國外把n<100稱為結晶相I聚磷酸銨(APPⅠ),把n>1000的帶支鏈的APP稱為結晶相Ⅱ聚磷酸銨(APPⅡ)。n<100的短鏈APP對水的敏感性(可水解性)比超長鏈(M>1000)APP大,而後者的熱穩定性和耐水解性較高。長鏈APP在300℃以上才開始分解成磷酸和氨,而短鏈APP在150℃以上就開始分解。
常用的結晶態APP為水不溶性長鏈狀聚磷酸銨鹽。APP含磷量大、含氮量高,磷氮體系產生協同效應,阻燃性好。相對密度小,分散性好,化學穩定性好、消煙、毒性低。
浙江龍游戈德化工有限公司專業生產、研發、應用開發和銷售APP系列產品。產品以高聚合度聚磷酸銨(APP,n>1000,結晶II型)為核心,同時提供APP表面改性型系列、微膠囊包覆型系列及專用復配型系列,三大系列產品。
GD-APP101 高聚合度結晶Ⅱ型聚磷酸銨
產品簡介:
高聚合度結晶Ⅱ型聚磷酸銨,聚合度大於1000。分子式為(NH4PO3)n,為水不溶性無分支直鏈聚合物,顯微鏡下呈六方柱型,產品屬含磷無機阻燃添加劑系列的重要分支。產品P和N含量高,熱穩定性和化學穩定性能好,水溶性和吸潮性小,產品接近中性,毒性低(LD≥10g/kg)。應用過程中具有不揮發性,不產生腐蝕性氣體,效果持久,安全性能好等優點。
產品應用:
-膨脹型防火塗料;
-防火建築板材卷材;
-熱塑料聚烯烴和不飽和芳香烴塑料;
-聚氨酯泡沫;
-環氧樹脂和不飽和樹脂;
-電纜和橡膠;
-電子元器件塑材;
-纖維織物。
產品包裝:
牛皮紙袋或編織袋PE內襯, 25千克小包 或500、600千克大袋(可根據客戶需要)
性能指標
產品外觀:白色流動性粉末,
聚合度 n ≥1000 ,
溶解度(25°C水懸浮液) g/100mlH2O ≤0.50,
磷含量 % (w/w) 31.0-32.0,
氮含量 % (w/w) 14.0-15.0,
PH值(25°C,10%懸浮液) 5.5-7.0,
水分 % (w/w) ≤0.25,
熱分解溫度 °C ≥280 ,
粘度(25°C,10%懸浮液) mpa.s ≤80 ,
平均粒徑 5-18 um ,(可按客戶要求)
密度 g/cm3 約1.9 ,
堆積密度 g/cm3 約0.7

5製法

APP的生產方法常用的有兩種,
一種是磷酸-尿素熱聚合法:
另一種是磷酸銨的尿素熱聚法: 聚合溫度約為205~300℃,反應過程維持—定的氨分壓,以防止APP分解。

6特性及用途

APP廣泛應用於膨脹型防火塗料、聚乙烯、聚丙稀、聚氨酯、環氧樹脂、橡膠製品、纖維板及乾粉滅火劑等,是一種使用安全的高效磷系非鹵消煙阻燃劑。
APP在聚氨酯硬泡中有很高的阻燃性、尺寸穩定性、耐水解性和耐熱性。對硬質聚氨酯泡沫塑料的有毒和腐蝕性氣體生成量,甚至可與未阻燃的同類材料媲美。一氧化碳及氯化氫的生成量也比含鹵聚氨酯泡沫塑料低得多。
聚磷酸銨具有膨脹阻燃功能,故更有利於降煙和抗滴落,雖然為固體,但易於在多元醇中分散。一般來說,含較多聚酯多元醇的聚氨酯組分比聚醚多元醇組分更適合於用APP阻燃。用量5~20份。
APP除適用於硬質聚氨酯泡沫塑料及聚酯軟質聚氨酯泡沫塑料外,還適用於其他樹脂、膠粘劑及塗料。
毒性
APP的毒性非常小,急件經口中毒數據(大鼠)LD50>10g/kg
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