Поліфосфат амонію – це з’єднання, яке широко використовується для виробництва добрив і лакофарбових матеріалів, що володіють вогнезахисними властивостями. Його структура формується при злитті мономерних ортофосфатів в одну полімерну ланцюг. Вихідною сировиною для одержання речовини є фосфорна кислота та аміак.
Опис
Поліфосфат амонію (або ammonium polyphosphate, згідно з міжнародним назвою) являє собою високомолекулярну неорганічну сіль, одержувану з фосфорної кислоти.
Хімічна формула речовини: (NH4PO3)n. Його кристалічна структура може бути двох видів:
-
I тип (кількість мономерних ланок n = 100-200).
-
II тип (n > 1000). Таке з’єднання має більш складну структуру, більший молекулярний вагу і термічну стабільність, гірше розчиняється у воді в порівнянні з першим типом. Частинки мають розміри 10-40 мкм і більше. Найчастіше саме ця сіль застосовується в промисловості.
Структурна формула поліфосфату амонію має вигляд, як на картинці нижче.
Фізичні і хімічні характеристики
Для з’єднання характерні наступні властивості:
- стабільність і нелетучесть;
- температура плавлення – 180-185 °C;
- при розведенні у воді (розчинність становить 0,5 г/ см3) виявляє властивості поліелектроліту і збільшує в’язкість рідини;
- при нагріванні до 300 °C відбувається активне розкладання на полифосфорную кислоту і аміак;
- рівень кислотності в 10 % водному розчині – 5,5-7,5 pH;
- щільність– 1,9 г/см3;
- зовнішній вигляд – біле сипуча речовина.
Форма випуску – у вигляді порошку або невеликих гранул. По відношенню до живих організмів з’єднання є екологічно нешкідливим. Клас небезпеки амонію поліфосфату – IV за ГОСТ 12.1.007.
Отримання
Виробництво цієї речовини в хімічній промисловості здійснюють кількома способами:
- Взаємодією газоподібного фосфорного ангідриду, аміаку та парів води. Фосфор спалюють при температурі 3000-3500 °C, пари ангідриду надходять в спеціальну камеру, де при нагріванні до 400-500 °C у присутності NH3 утворюються поліфосфат амонію, моноамидопирофосфорная і диамидопирофосфорная кислоти.
- Нейтралізацією полифосфорной кислоти за допомогою аміаку.
- Термічним зневодненням фосфатів амонію.
- Нейтралізацією H₃PO₄ аміаком і дегідратацією одержуваного ортофосфата амонію.
Точний хімічний склад поліфосфату амонію залежить від параметрів технологічного процесу. Вміст азоту може становити 14-17 %, фосфору – 30-32 %, ступінь полімеризації – 40-77 %.
Поліфосфат амонію: застосування
З’єднання застосовується в таких галузях промисловості:
- використання в якості добавки при виготовленні пластмас, термопластичного поліуретану, пінопластів, пінних утеплювачів і полімерних смол;
- виробництво ДСП, ДВП, фанери;
- виготовлення ізоляційних оболонок електричних кабелів;
- застосування в якості антипиретика в лакофарбових матеріалах (лаки, емалі), герметика, технічних мастилах, клеях і інших складах;
- виробництво добрив для сільського господарства.
Поліфосфат амонію можна використовувати для збагачення всіх видів грунту і підживлення будь-яких видів культурних рослин. Найкращу ефективність добриво показує на сіроземних ґрунтах. Завдяки високій розчинності у воді речовина краще засвоюється рослинами, ніж аналогічні підживлення на основі фосфатів фосфору. Добрива з полифосфатом амонію застосовують у вигляді розчинів, які одержують методом гарячого або холодного змішування. Найчастіше дана речовина входить до складу комплексних підживлень разом з нітратом або хлоридом калію, сечовини. Це з’єднання також добре поєднується з мікроелементами та пестицидами.
Вогнезахисні покриття
Завдяки своїм особливим властивостям, при дії відкритого вогню поліфосфат амонію є основним компонентом сучасних антіпіреновим лакофарбових складів як для негорючих (метал, бетон), так і для горючих (дерево, тканини, пластик) матеріалів. При займанні сіль не виділяє в повітря токсичні пари і уповільнює поширення вогню, що дозволяє збільшити вогнестійкість конструкцій.
Принцип дії цього полімерного з’єднання у складі вогнезахисних покриттів полягає в наступному:
- Під впливом високої температури фарба з антипиретиком спучується (без розплавлення).
- З-за дегідратації і нагрівання на основному матеріалі (дерево, метал) утворюється полифосфатная кислота.
- На поверхні останньої з’являється вуглецева плівка.
- Виділяється великий об’єм негорючих газів.
- Утворюється спінений шар, який ізолює основний матеріал і не допускає подальшого поширення полум’я в будівельній конструкції.
При цьому під час горіння виділяються малотоксичні гази, які більш безпечні для людини, ніж при використанні традиційних лакофарбових покриттів.
