Способ получения активного гидроксил-и галогенсодержащего нитрида фосфора

СС 1 ОЭ СОВЕТСНИХссалиаипииРЕСПУБЛИН В 21 06 Эфф ТЕНИЯ В 43Хайнц Х 1 ез1 епсе 320. оьрЬогца апд огас, "Гпйегзс 970, р, 309 и В 2307764, 76. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОЙ Г 1 АТЕНТУ, (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО ГИДРОКСИЛ- И ГАЛОГЕНСОДЕРЖАЩЕГО НИТРИДА ФОСФОРА, включающий взаимЬдействие пятихлористого фосфора с аммиаком при высокой температуре с образо. ванием галогенсодержащего нитрида фосфора и хлорида аммонияф гидролиз, фильтрование и сущку, о т л и". ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения огнезащитююх свойств целевого продукта путем снюкения содерщания в нем атомовхлора, взаимодей- . ствие пятихлористого фосфора .с амми аком ведут при 300-490 С, после чего удаляют сублимированием 7-65 вес.З образававщегося хлорида аммония и гидролиз ведут,при 40-70 С.о892 35 1 1056Изобретение относится к пособуполучения активных гидроксил- и гало-.генсодержащих полимерных нитридовфосфора, в которых атомы галогенаи гидроксильные группы связаны с атомами фосфора в нитридах фосфора, име"ющихся в пространственной сетчатойструктуре,Известен способ получения нитридов Фосфора, согласно которому РС 1 1 ОФвступает во взаимодействие с аммиаком или хлоридом аммония при повышенном давлении и 1.50-200 С с образоО,ванием нитрилхлорида Фосфора Формулы (РЙС 12 ), который в результате 15медленного парциального гидролизаводой превращается в продукт ФормулыР Й 611(С 1 Н)2, В этси соединении содержание галогена составляет41,4 вес,%, содержанке кислорода - 209,46 вес.% Я ,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способ получекия нитридов Фосфора общей формулы Рй где ), - 0,9-1,7), согласно которому галогениды Фосфора вводятво взаииодл;ствие с избыточным аммиаком з гаэ: зс.;"; фазе предпочтительно при "емпературе между точкойкипения ил ублниацин и 200 С изатем полученный продукт реакцииподвергают последующему .;агреваниюв пределах температурь 950"С, до техпор, пока иэ него не перестанет выделяться аммиак 21.Недостатком известных способовявляется то, что получаемый продуктимеет невысокие огнезащи",пые свойств а.40Цель изобретения - повышение огнезащитных свойств цедевого продуктаза счет снижения содержания з нематомов хлора.Поставленная цель достигаетсяпредлагаемым способом получения актив.ного гидроксил- и галогенсодержащего нитрида Фосфора включающим взаимодействие пятихлористого фосфорас аммиаком при 300-490 ОС с образова 50нием галогенсодержащего нитрида фос"фора и хлорида амииака. удаление сублимированием 7-65 вес.% рбразовав"шегося хлорида аимония, гидролиз при40-70 С, фильтрование и сушку.У полимерного нитрида, полученного в качестве целевого продукта,атомы галогена, также как гидроксильные группы, содержатся преииущественно в составе неразветвленных, концевых боковых цепей, присоединенных к атомам Фосфора в структуре полимерного нитрида Фосфора, пространственные сетчатые структуры которого "сшиты между собой поперечныии связями.Соответствующие изобретению гпдроксил- и галогенсодержащие нитриды фосфора используются для обработки целлюлозных волокон с целью придания им способности препятствовать распространению пламени, особенно для придания трикотажным изделиях, т,е. очень легким тканям, устойчивости к восламенекко, Для трикотажных иэделий и тканей подобного рода иэ целлюлозного волокна до сих пор не существовало удовлетворительной эащиты от воспламенения ка основе применения нитрида фосфора. Объясняется это теи, что чистый нитрид Фосфора, известный как огнезащитное средство для волокон целлюлозы,оказывается пригодныи к использовани"о лишь для обычных и тяжелых ткакей,Для проведения испытания на огнезащитные свойства намеченную для проверки пробу нитрица фосфора в тонко-измельченном состоянии нагревают на "термовесах" в атмосфере влажного воздуха при постоянно возрастающе.:; температуре, При этом до 100 Со не происходит практически никакого изменения веса пробы. Напротив, в температурном интервале 110-190 оС, в зависимости от активности нитрида Фосфора, регистрируется самопроизвольный прирост веса, Начало саиопроизволького прироста веса, или же измеренная к данному моменту времени температура реакции, обозначенная как показатель ЙТ характеризует степень активности пробы. Прирост веса обусловлен реакцией обмена нитрида фосфора с кислородом и водяными парами, содержащимися в воздухе, причем нитрид переходит в полифосфат аммония.В отношении применимости нитридов фосфора в качестве средства для защиты легких трикотажных изделий или легких тканей из вслокон регенсрированной целлюлозы оказалось, что применимы лишь такие нитриды фосфора, у которых показатель ЙТ составляст 40- К 180 фС, предпочтительно 155-1 о 5 С, Продукты, характеризуемые значением пок азателя ЙТ, меньшим 140 С, вызывают3 1056 деструкцию ценной структуры у молекул целлюлозы. Продукты с показателем ВТ более 80 ОС следует относить к катогории неактивных нитридов фосфо" ра, которые, хотя и придают достаточ ную защиту от загорания обычным и тяжелым тканям, но оказываются неудовлетворительными в отношении легких тканей и трикотажных изделий.Установлена зависимость между 10 значением показателя КТ у нитридов фосфора и количеством хлорида аммония, выделяемого возгонкой из продукта реакции обмена, происходящей между хлоридом фосфора и газообразным аммиаком, Оказалось, что степень активности нитрида фосфора понижается пропорционально увеличению количества хлорида аммония, удаляемого возгонкой. 20.П р и м е р 1. В потоке азота испаряли РС 1 и вводили в охлаждаемый реактор с таким количеством газообразного МН, чтобы в,отработанном газе всегда можно было обнаружить свобод ный МН. Температурапри взаимодействии равна 300 С, Последующее нагре 0ванне продукта реакции в виде сыпучего порошка происходило в бушинге в атмосфере й 350 С до тех пор, покаоне отогнано около 7 вес.7 образовавщегося хлорида аммония. После этого этот промежуточный продукт смешивалн в растворителе с мешалкой с таким количеством воды и охлаждали до 400 С,что оставшийся хлорид аммония без остатка растворяется в течение 30 мин Нерастворимый остаток отфильтровывали и промывали. После сушки остатка при 00 С бесцветный конечныйОпродукт содержал, вес.Х: фосфор 37,40 азот 39, кислород 12 и хлор 10. Выход в расчете на фосфор составлял 90 вес.Х, активность продукта и соответственно его КТ - 140 С.Легкая трикотажная ткань из цел 45 люлозного регенеративного волокна с полученным продуктом испытана по предписанию 01 й 53906, причемсоответствовала без какого-либо ограни, чения предъявляемым требованиям. В случае невыполнения хотя бы только одного из требований, содержащихся в предписании ОТМ 53906 (например, времени горения или прочности на над рыв ткани при 3 и 15-секундном ее пребывании в пламени), дается оценка "условия выполнения с ограничением". 892 4 П. р и м е р 2 (сравнительный), Пятихлористый фосфор испаряют в потоке азота и подают в охлаждаемый реактор совместно с таким количеством газообразного аммиака, чтобы в отходящем газе всегда можно было обнару-. живать наличие свободного аммиака,Температуры в газовой фазе реак" тора выдерживают в пределах 180-200 С за счет охлаждения. Последующее нагревание производят в обогреваемой вращающейся печи в потоке азото-водородной смеси при 700 С. Выпадающий бесцветный нитрид фосфора содержит 55 вес,Х фосфора и 43 вес.Х азота. Выход по отношению к Фосфору составил 98 вес.Х, активность продукта (КТ) - 200 С, Условия по предписанию 01 МО53906 выполнены лишь в ограниченной степени.П р и и е р 3. Поступают аналогично примеру 1, однако температура проведения реакции обмена составляет 350 С, температура повторного нагреования - 400 С и количество хлоридаОаммония, удаленного возгонкой, около 25 вес.Х. Гидролиз проводят 40 мин при 30 С. Высушенный целевой продукт0содержит, вес.Х: Фосфор 40, азот 41, кислород 10 и хлор 8. Выход по отношению к фосфору составил 92 вес.Х, активность продукта (ВТ) - 55 С.По результатам испытаний в соответствии с предписанием 01 М 53906 трикотажное изделие, обработанное длязадержки распространения пламени,удовлетворяет установленным требова-, ниям без каких-либо ограничений,П р и м. е р 4. Поступают аналогично примеру 1, однако температура проведения реакции обмена составляет 400 ОС, темпеоратура повторного нагревания - 450 С и количество хлорида аммония, удаленного возгонкой, - около 40 вес.3, Гидролиз производят 25 мин при 60 оС. Высушенный целевой продукт содержит,вес.Х: Фосфор 42, азот 42, кислород 8 и хлор 4. Выход по отношению к фосфору составил 93 вес.Х, активность продукта (11 Т) 165 С.По результатам испытаний в соответствии с предписанием 01 й 53906 трикотажное изделие, обработанное для задержки распространения пламени, удовлетворяет установленным требованиям без каких-либо ограничений.П р и м е р 5. Поступают аналогично примеру 1, однако температура1056892 бпо отношению к фосфору составил 912,активность продукта (йТ) - 180 ОС.По результатам испытаний в соответствии с предписанием 01 Й 53906 трикотажное изделие, обработанное длязадержки распространения пламени,удовлетворяет установленным требованиям без каких-либо ограничений. проведения реакции обмена составляетф,450 С, температура повторного нагревания " 490"С и количество хлоридааммония, удаленного возгонкой,около 65 вес,З. Гидролиз производят20 мин при 6 С, Высушенный целевойпродукт содержит, вес.Х: фосфор 48,азот 43, кислород 4 и хлор 2. Выход Составитель Беренштейн Техред О.Неце Корректор А. Ильин Редактор Г.БезвершенкоФфилиал ППП "Патент", г, ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 93 б 1/58 Тираж 471 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, РаущсМая наб., д. 4/5