一种亚磷酸铝-烷基亚磷酸铝复合盐及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种亚磷酸铝

【技术实现步骤摘要】
一种亚磷酸铝
‑
烷基亚磷酸铝复合盐及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于阻燃
，涉及一种亚磷酸铝
‑
烷基亚磷酸铝复合盐及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来研究发现，亚磷酸铝具有高温成炭、高温发泡等性能，可作为添加型阻燃剂或阻燃协效剂使用，直接用于聚碳酸酯(PC)、尼龙(PA)、聚对苯二甲酸二丁酯(PBT)、聚苯醚(PPO)等工程塑料的阻燃。同时，它还可以作为阻燃协效剂，与其它阻燃剂混合后，一起用于尼龙、聚对苯二甲酸二丁酯、聚碳酸酯、聚苯醚或聚苯醚/高抗冲聚苯乙烯的阻燃，在大大拓宽其应用领域的同时，表现出较高的阻燃效率。
[0003]常见的亚磷酸铝的合成方法主要为中和法和复分解法。中和法是以亚磷酸、氢氧化铝在一定温度下进行中和反应得到亚磷酸铝；复分解法，是以亚磷酸盐与相应铝盐通过复分解反应得到亚磷酸铝；不同工艺方法所使用的原料、反应温度、反应压力、反应设备等条件不同，得到的亚磷酸铝的晶型结构、热稳定性、阻燃效率等存在较大差异。
[0004]CN104114486A中采用亚磷酸和氢氧化铝为原料制备亚磷酸铝。由该方法得到的亚磷酸铝具有较高的热稳定性，可以与二乙基次膦酸铝配合，用于尼龙、聚酯等高分子材料的阻燃。该实验在高压釜中通过水热法进行，由该方法得到的亚磷酸铝在高温下容易释放易燃、易爆的磷化氢气体。
[0005]CN111661830A中采用亚磷酸和氢氧化铝为原料，通过高温将亚磷酸加热至熔融态，在无溶剂状态下直接制备亚磷酸铝。该方法工艺简单，成本低。但该方法得到的亚磷酸铝在生产过程中容易结块，成品中氢氧化铝的残留量较高，产品均一性及稳定性较差。
[0006]现有的亚磷酸铝的生产工艺，成品中通常有较高的亚磷酸(盐)或氢氧化铝残留。亚磷酸(盐)的存在，增加了阻燃剂在挤塑加工过程中对螺杆、模头等设备的腐蚀，导致设备更换频繁，增加生产加工成本的同时，还降低了生产效率。而过量氢氧化铝的存在，会导致亚磷酸铝在工程塑料加工过程中容易分解，使生烟量增大；此外，用传统方法得到的亚磷酸铝，会在一定温度下发生分解，生成易燃、易爆的磷化氢气体，这给亚磷酸铝的使用加工带来安全隐患。
[0007]因此，在本领域中，期待开发一种亚磷酸铝或其复合盐的制备方法，使得制备得到的亚磷酸铝或其复合盐具有较高的热稳定性以及阻燃效率。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服现有亚磷酸铝生产及使用中的不足，提供一种改进亚磷酸铝生产工艺，优化其使用加工性能的方法。本专利技术通过在亚磷酸铝的合成过程中引入烷基亚磷酸(盐)，制备亚磷酸铝
‑
烷基亚磷酸铝复合盐，在保证原有亚磷酸铝阻燃效率的同时，减少了亚磷酸铝在高温加工使用过程中对螺杆、模头等设备的腐蚀。不同于亚磷酸铝与烷基亚磷酸铝的直接物理混合，该方法得到的亚磷酸铝与烷基亚磷酸铝的复合盐，为通过离
子键的方法形成特定的化合物，其稳定性得以提高；此外，由该方法制备得到的亚磷酸铝
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烷基亚磷酸铝复合盐，在相同温度下，磷化氢气体的释放量明显降低，在后续加工使用过程中的安全性得到大幅度提升。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种亚磷酸铝
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烷基亚磷酸铝复合盐的制备方法，所述亚磷酸铝
‑
烷基亚磷酸铝复合盐通过方法一：亚磷酸、烷基亚磷酸与铝源发生中和反应或者通过方法二：亚磷酸盐、烷基亚磷酸盐与铝盐发生复分解反应制备得到。
[0011]在本专利技术中，通过方法一或方法二制备得到的亚磷酸铝
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烷基亚磷酸铝复合盐，在保证原有亚磷酸铝阻燃效率的同时，还可以减少亚磷酸铝在高温加工使用过程中对螺杆、模头等设备的腐蚀。
[0012]优选地，所述方法一包括以下步骤：
[0013]将亚磷酸、烷基亚磷酸和水混合，而后加入铝源、反应助剂，升温，反应，后处理，得到所述亚磷酸铝
‑
烷基亚磷酸铝复合盐。
[0014]优选地，所述亚磷酸具有A1所示结构，所述烷基亚磷酸具有B1所示结构：
[0015][0016]其中，R1选自甲基、乙基、丙基或丁基中的任意一种。
[0017]优选地，所述铝源包括氧化铝、氢氧化铝、羟基氧化铝、拟薄水铝石或勃母石中的任意一种或至少两种的组合。
[0018]更优选地，所述铝源包括氢氧化铝、羟基氧化铝、拟薄水铝石或勃母石中的任意一种或至少两种的组合。
[0019]优选地，所述反应助剂包括酸，优选为硫酸、盐酸或硝酸中的任意一种。
[0020]优选地，以亚磷酸和烷基亚磷酸的总摩尔含量为100％计，所述亚磷酸的摩尔含量为60.0
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99.8％(例如60.0％、65.0％、70.0％、75.0％、80.0％、85.0％、90.0％、95.0％、99.0％或99.8％等)，所述烷基亚磷酸的摩尔含量为0.2
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40.0％(例如0.2％、1.0％、5.0％、10.0％、15.0％、20.0％、25.0％、30.0％、35.0％或40.0％等)；更优选地，以亚磷酸和烷基亚磷酸的总摩尔含量为100％计，所述亚磷酸的摩尔含量为80.0
‑
99.5％，所述烷基亚磷酸的摩尔含量为0.5
‑
20.0％。
[0021]若烷基亚磷酸的摩尔含量过高，会使得亚磷酸铝
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烷基亚磷酸铝复合盐的磷含量降低，从而影响亚磷酸铝
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烷基亚磷酸铝复合盐的阻燃效率。
[0022]在本专利技术提供的方法一中，对水的加入量不作限制，水可以将其他原料溶解即可。
[0023]优选地，所述亚磷酸和烷基亚磷酸的摩尔数之和与所述铝源中铝离子的摩尔数的比为(1.5
‑
1.8):1，例如1.5:1、1.6:1、1.7:1或1.8:1等。
[0024]更优选地，所述亚磷酸和烷基亚磷酸的摩尔数之和与所述铝源中铝离子的摩尔数的比为(1.5
‑
1.7):1。
[0025]优选地，所述反应助剂的摩尔数为所述铝源中铝离子摩尔数的1
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20％，例如1％、
3％、5％、8％、10％、13％、15％、18％或20％等。通过控制反应助剂的加入量，可以使得反应液的PH为2
‑
4，从而使得制备的亚磷酸铝
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烷基亚磷酸铝复合盐具有合适的粒径分布以及表观密度。
[0026]优选地，所述升温为升温至100
‑
200℃，例如100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等。若反应温度过高，反应釜内压力较高，不利于工业上安全化生产；实验中还发现，反应温度过高，得到的亚磷酸铝
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烷基亚磷酸铝复合盐的堆积密度较低，不利于其在工程塑料中的均匀分散。若反应温度过低，原料亚磷酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亚磷酸铝
‑
烷基亚磷酸铝复合盐的制备方法，其特征在于，所述亚磷酸铝
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烷基亚磷酸铝复合盐通过方法一：亚磷酸、烷基亚磷酸与铝源发生中和反应或者通过方法二：亚磷酸盐、烷基亚磷酸盐与铝盐发生复分解反应制备得到。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法一包括以下步骤：将亚磷酸、烷基亚磷酸和水混合，而后加入铝源、反应助剂，升温，反应，后处理，得到所述亚磷酸铝
‑
烷基亚磷酸铝复合盐。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述亚磷酸具有A1所示结构，所述烷基亚磷酸具有B1所示结构：其中，R1选自甲基、乙基、丙基或丁基中的任意一种；优选地，所述铝源包括氧化铝、氢氧化铝、羟基氧化铝、拟薄水铝石或勃母石中的任意一种或至少两种的组合，优选氢氧化铝、羟基氧化铝、拟薄水铝石或勃母石中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述反应助剂包括酸，优选为硫酸、盐酸或硝酸中的任意一种；优选地，以亚磷酸和烷基亚磷酸的总摩尔含量为100％计，所述亚磷酸的摩尔含量为60.0
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99.8％，所述烷基亚磷酸的摩尔含量为0.2
‑
40.0％；更优选地，以亚磷酸和烷基亚磷酸的总摩尔含量为100％计，所述亚磷酸的摩尔含量为80.0
‑
99.5％，所述烷基亚磷酸的摩尔含量为0.5
‑
20.0％；优选地，所述亚磷酸和烷基亚磷酸的摩尔数之和与所述铝源中铝离子的摩尔数的比为(1.5
‑
1.8):1，优选为(1.5
‑
1.7):1；优选地，所述反应助剂的摩尔数为所述铝源中铝离子摩尔数的1
‑
20％。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述升温为升温至100
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200℃；优选地，所述反应的时间为2
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8h；优选地，所述后处理包括过滤、洗涤和烘干。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法二包括以下步骤：将亚磷酸盐、烷基亚磷酸盐和水混合，而后加入铝盐、反应助剂，升温，反应，后处理，得到所述亚磷酸铝
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烷基亚磷酸铝复合盐。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述亚磷酸盐的阴离子具有A2所示结构，所述烷基亚磷酸盐的阴离子具有B2所示结构：
其中，R2选自甲基、乙基、丙基或丁基中的任意一种；优选地，所述亚磷酸盐的阳离子为钠或钾；优选地，所述烷基亚磷酸盐的阳离子为钠或钾；优选地，所述亚磷酸盐为可水溶性亚磷酸盐，包括亚磷酸钠和/或亚磷酸钾；优选地，所述烷基亚磷酸盐为可水溶性烷基亚磷酸盐，包括烷基亚磷酸钠和/或烷基亚磷酸钾；优选地，所述铝盐包括硫酸铝、硝酸铝或氯化铝中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述反应助剂包括酸，优选为硫酸、盐酸或硝酸中的任意一种；优选地，以亚磷酸盐和烷基亚磷酸盐的总摩尔含量为100％计，所述亚磷酸盐的摩尔含量为60.0
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99.8％，所述烷基亚磷酸盐的摩尔含量为0.2
‑
40.0％；更优选地，以亚磷酸盐和烷基亚磷酸盐的总摩尔含量为100％计，所述亚磷酸盐的摩尔含量为80.0
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99.5％，所述烷基亚磷酸盐的摩尔含量为0.5
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【专利技术属性】
技术研发人员：李金忠，杨建伟，
申请(专利权)人：江苏利思德新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：