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        新型阻燃劑之聚磷酸銨APP

        2021-11-15 已有2343人瀏覽 皖燃科技

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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。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。我國從20世紀80年代開始研制該類產品,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大于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?;A液肥可與氮溶液、鉀肥生產液體復混肥。我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。 


        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+ 


        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征是燃燒時的生煙量極低,不產生鹵化氫。由于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,相對分子質量大于2000)兩種。n可大于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,而后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。


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