三聚磷酸二氢铝

三聚磷酸二氢铝
来源:世界化工网
全文请访问:/睡过站了
近年来的统计表明,发现的磷酸铝化合物已有80多种.纯三聚磷酸二氢铝是1970年由日本神户大学政光小林博士等人首先合成的,化学式为AlH2P3O10·2H2O.它属于一种新型精细化工产品，由于具有许多多有点故应用很广。

一、性质
①产品为白色份粉末或造型缠品，微溶于水（<3.0%以下），不
挥发，X-涉嫌衍射普（Cu-K4）上特征峰参数2θ=11.2°，粒
子形状为片状，大小在几微米一下。

产品受热发生下列变化：
AlH2P3O10·2H2O 100~500℃
------------→ALH2P3O10500~550℃
-------------→
AL(PO3)3
②属于路易斯酸型固体酸，酸度高而酸强度若。

与碱性硅酸盐反应缓和，用作水玻璃或硅溶胶的固化剂，不但固化时间易于调整，而且赋予材料以耐水性，耐磨性和耐候性。

由于每单位重量中的活性酸根数多，故用量少，在催化，硬化及防蚀中大有用途。

③结构中含–P===0和----P-----OH基，能和多种金属离子
生成螯合物，从而在金属表面形成性能优良的防护膜。

如所含-P3O5-
和二价三价铁的结合能力极强，因此能够在铁基材质表10
面形成坚固的耐腐蚀膜；同时磷酸根哈能缓缓的解聚生成有防。

这两种性能使它的防锈性能和防锈寿命比一锈性能的-PO3-
4
边的磷酸盐类更为优越。

④具有离子交换能力，在许多酸的催化反应中起催化作用。

具有本身无毒，对皮肤无刺激性。

二、用途
三聚磷酸二氢铝可单独使用，也可制成复合材料使用。

主要用途：
（1）制备无毒防蚀白色颜料在防蚀效果较好的白色颜料中常含有毒性大的贵金属，如六价铅，铬等，而毒性
小的磷酸锌，钼酸锌的防蚀能力差些。

三聚磷酸二氢铝
制成的防蚀白色颜料，无毒，对人体无害，对环境无污
染。

它容易与铁反应形成优良的防护膜，该膜不溶于水，
硬度很高，从而使涂层呈现出友谊的防腐蚀性能。

日本帝国化工公司在1981年秋已建成了年产1000吨
的工业生产装置，并用这种防蚀啊颜料与油溶性，水溶
性树脂等配合，进行了防蚀实验。

结果表明，其防蚀效
果比磷酸锌，铬酸锌，碱式铬酸铅等都优良，可用作各
种钢铁，汽车，机床，轮船，房屋设施及各种金属设备
的防蚀颜料。

（2）用作硬化剂三聚磷酸二氢铝作为硬化剂加入碱金属硅酸盐中可赋予耐水性。

可作为樱花材料加至无机涂
料，无机粘合剂和耐火材料中，制成各种耐热，耐水，
耐风化的优质材料。

制成的非定性耐火材料已在日本最
大的高炉上进行过实验，效果良好，在超过1500℃的
高温下也有良好的耐久力。

这种材料适用于石板，玻璃，
铝结构材料等，并可用于屋顶，风道，火炉及房屋内壁
的防火涂层。

（3）用作吸附剂（如除臭剂）三聚磷酸二氢铝可以吸附碱性物质，如氨，胺等带有不愉快气味的物质，故可
用作除臭剂，改善人们的生活和工作环境。

广泛用于家
庭，医疗，食品，冷库以及其他有关工业和农业部门。

（4）用作催化剂三居磷酸二情侣在乙烯直接水解制乙醇，丙烯水解，一般脱水反应以及贝克曼重排反应
中起催化作用，在碳-化学中的催化作用正在研究中。

三、三聚磷酸二氢铝的防锈机理
三聚磷酸二氢铝作为性能较好的防锈颜料，它能在铁底材表面上形成覆盖膜而使铁底材收到保护。

首先是因为聚磷酸铝能释放出络合能力强额三聚磷酸跟粒子
（-P 3O 5-
10），它对二价和三价铁粒子有很高的配位能力，在铁底材
表面性才能以Me x Fe y （PO 4）表示的致密的钝态膜。

其次是由于主题AlH 2P 3O 10·2H 2O 中含有两个氢原子是弱酸性，起二元酸作用可以和金属化合物生成盐类。

反应步骤可归纳如下：
AL 2HP 3O10·MeO ======MeALP 3O 10·2H 2O+H 2O(1)
MeAlP 3O 10-------------→←-------------Me 2+ +Al 3+ +P 3O 5- 10(2)
四、 制法
三聚磷酸二氢铝的独特性质和广泛而重要的作用，引起国内外的重视，从而研究与开发者甚多。

从其结晶结构，有Ⅰ型，Ⅱ型及Ⅰ型的二水物三种，他们的生成条件已基本掌握，这可以从磷酸铝的加热变化历程看出。

聚磷酸铝的生产主要分三步进行。

首先是使含铝原料与磷酸进行中和反应生成正磷酸盐。

其次是使正磷酸盐在控制不同温度条件下逐步脱水缩合生成三聚磷酸二氢铝（Ⅰ型），即AlH2P3O10·2H2O；第三部是用硅，锌处理剂进行后处理，产物再经水洗，干燥，粉碎，分级等过程而得成品。

具体执法是将α-Al2O3，γ-Al2O3，Al（OH）3或金属与磷酸（物质的量比R=1/3）在搅拌下混合均匀，然后在搅拌下徐徐升温，以微火加热脱水，生成第一次生成物。

生产工艺流程示意见图
将中和反应物移至高温炉进行脱水缩合时，由于缩合温度，缩合时间以及物料所处环境不同可得多种结构的聚磷酸铝。

如将第一次生成物在300~500℃的电炉中加热，则生成与第一次生成物中含水量想对应不同量的AlH2P3O10Ⅰ型或Ⅱ型。

这样制得的AlH2P3O10比较坚硬，蛋在空气中放置，则吸收水分而松散，变成薄片状，特别是Ⅰ型，易于吸收空气中水分，生成AlH2P3O10·2H2O。

为了便于制得人们希望的三聚磷酸二氢铝的结晶结构，在制备过程中还需要控制好以下工艺条件：
（1）第一次生成物中的水分量若要生成AlH2P3O10·2H2O则需控制水分量为15%~30%，若要
生成AlH2P3O10·2H2OⅡ型，则需控制水分量为
10%~15%。

（2）加热缩聚时的气氛和温度将第一次生成物，置于
水蒸气压不同的各种加热气氛中，则会生成不同构型的三聚磷酸二氢铝。

一般，在高气压的气氛中，易于生成Ⅰ型及Ⅱ型；在真空或干燥空气中，则不能生成Ⅰ型及Ⅱ型。

例如当1kg水（汽）/1kg空气以上的含水气氛中时，只要缩聚温度≥300℃，AlH2P3O10·2H2O的生成率就可近似达100%；在0.8kg水（汽）/1kg空气的含水气氛中时，缩聚温度≥350℃，AlH2P3O10·2H2O的生成率才近似达100%；而在0.6kg水（汽）/1kg空气的含水气氛中时，则需缩聚温度≥400℃，AlH2P3O10·2H2O 的生成率才会近似达100%
（3）原材料Ⅰ型与使用的含铝原料（金属铝，铝盐，氧化铝等）质量品种的关系不大，一般很容易生成。

Ⅱ型则需要在α-Al2O3-H3PO4体系中才易于生成。

（4）缩聚时间缩聚时间与缩聚时的环境条件有分厂明显的关系一般在空气环境中需要较长的缩聚时间，如在水真气的气氛中缩聚时间以10h左右为宜。