Способ получения нитридов фосфора

 

Свюз Советских

СОцйвпистическйи

Республни (61} Дополнительный к патенту (22) Заявлено 090476 (21) 2343916/23-26 (23) Приоритет — {32} 17. 04. 75 (31) Р 2516915, 7 (33) ФРГ

Опубликовано 3004.79. БюллЕтЕнь № 16

Дата опубликования описания 30.04.79

2 (51) М. Кл.

С 01 В 21/06

Государственный комитет

С С С Р ио делам изобретеиий и открытий (53) УДК 6 6 1, 5 5 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Иозеф Кремер, Эгон Иерхель и Хайнц харниш (ФРГ) Иностранная фирма Хехст AI" (ФР1 ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИДОВ ФОСФОРА

Изобретение относится к способам получения нитридов фосфора обшей формулы PN< где х =;"0,9 — 1,7, которые применяются как антипирены.

Известен способ получения нитридов 5 фосфора обшей формулы PN, где х

0,9-1,7, путем взаимодействия галогенидов фосфора, в частности РСс ., с жидким аммиаком, экстракции полученного хлористого аммиака органи- 10 ческими растворителями или жидким аммиаком с последующим нагреванием полученного продукта — фосфаценов в атмосфере аммиака до температур, выше 700оС. Недостатками такого спосо- 15 ба являются необходимость работы с жидким аммиаком, что аппаратурно усложняет процесс, и невозможность получения продукта с определенным насыпным весам (этим способом получают продукт, насыпной вес которого колеблется от 40 до 250 г/л 11).

Цель изобретения вЂ, упрошение процесса и получение продукта с регулируемым насыпным весом. 25

Поставленная цель достигается предложенным способом получения нитридов фосфора, заключаюшимся во взаимодействии газообразных галогенидов фосфора с аммиаком, взятом в избытке 0,110 вес.Ъ, в расчете на галогенид фосфора с последуюшим нагреванием полученной газообразной смеси в течение

0,5 с — 60 мин до 150-950 С. Для получения продукта с насыпным весом

40-80 г/л процесс ведут при температуре 150-250 С с последуюшим нагреванием продукта в течение 1-60 мин в токе азота при 500-950 С, Для получения нитридов фосфора с насыпным весом 88-400 г/л, нагревание ведут в течение 0,5-120 с при 500-950 С с последуюшим охлаждением до 0-99 С таким о количеством воды, которое образует водную суспензию с содержанием твердого вешества 0,3-30,0 вес;Ú, и дальнейшим отделением от полученной суспензии твердого вещества и сушке его в течение от 15 мин до 48 ч при 50250 С.

Отличия предложенного способа сосToRT в том, что взаимодействие осуществляют в.газовой фазе, смешивая пары галогенида фосфора с .газообразным аммиаком, взятым в избытке 0,1-10 вес.в, в расчете на галогеннд фосфора, и полученную газообраную смесь в течение

0,5 с — 60 мин нагревают до 150950 С. Для получения продукта с насыпным весом 40-80 г/л взаимодействие. 3 6605 осуществляют при 150-250 С с последующим нагреванием реакционного продукта в течение 1-60 мин в токе азота при 500-950 С, Для получения нитридов фосфора с насыпным весом от 88--,400 г/л процесс ведут в течение 0,5-1?О с

О 8 при 500-950 С с последующим охлаждени-. о ем реакционного газа до 0-99 С таким количеством воды, которое образует водную суспензию с содержанием твердого вещества 0,3-30,0 вес.Ъ, и даль- 0 нейшим отделением от полученной суспензии твердого вещества и сушке его в течение от 15мин до 48ч при 50-250 >С, При проведении процесса при температуре, превышающей 950 С (например, О

У

1000 C),.oáðàçóåòñÿ смесь элементов

Р, СР< N2 Н, ниже 150 С вЂ” образуются соединения неопределенного состава, которые содержат укаэанные элементы. При времени реакции, менее

0,5 с наблюдается неполное взаимо- 20 действие; проведение реакции в течение времени, превышающего 120 мин, неэкономично. При недостатке аммиака образуются соединения, которые содержат фосфор в состоянии валентности 28 менее 5, например РН>. Избыток более 10Ъ хотя и возможен, однако не выгоден с экономической точки зрения„ .Предложенный способ позволяет упростить процесс, так как не тре- у буется специального оборудования для работы с жидким аммиаком и органическими растворителями и позволяет получать продукт с регулируемым насыпным весом.

Пример 1. За i ч испаряют

100 вес.ч. треххлористого фосфора в токе азота и подают с 59,0 вес.ч. аммиака в реактор. Избыток аммиака составляет 2Ъ. Температуру в реакционной зоне реактора поддерживают, равной 150-170 С. Реакционный продукт образуется в виде рыхлого порошкообразного вещества. Последующее нагревание этого вещества проводят в обогреваемом вращающемся трубчатом реакторе при 800 С в токе азота, при этом образуется окрашенный в цвет от: оранжевого до красно-коричневого нитрид фосфора с содержанием 59 вес.Ъ фосфора и 39 вес.Ъ азота. Выход в 50 расчете на фосфор — 98 вес.Ъ, насыпной вес †. 180 г/л.

9 р и м е р 2. Аппаратура та же, что:и. в примере 1. Каждый час вводят в реактор 100 вес.ч. газообразного пятихлористого фосфора в токе азота с 55,6 вес.ч. аммиака, избыток аммиака — 2Ъ. B реакторе поддерживают температуру 180-200 С. Последующее нагревание производят в токе азота и водорода при температуре 700 С.

Образовавшийся совершенно бесцветный,нитрид фосфора содержит 95 вес.Ъ

Фосфора и 43 вес.Ъ азота. Рассчитанный на фосфор выход составляет

98 вес.Ъ, насыпной вес — 80 г/л. 65

83 lj

П р и и е р 3. Каждый ча испаряют в токе азота 100 вес.ч. пятихлористого фосфора и подают с

55,6 вес.ч. аммиака в обогреваемый кварцевый трубчатый реактор, причем в газовой фазе избыток аммиака составляет 2Ъ. Газообразные продукты реакции выдерживают 30 С при 550а

650 С. Выходящий из трубчатого кварцевого реактора реакционный газ ох лаждают водой с температурой 40 С.

Нитрид фосфора, полученный после отделения фильтрованием от суспензии и сушки, имеет насыпной вес 750 г/л.

Продукт содержит 54 вес.Ъ фосфора и

43 вес.-o oазота. Выход в расчете на фосфор составляет 96 вес.Ъ.

Пример 4. Исходные вещества и аппаратура те же, что и в примере 3.

Однако реакционный газ подвергают последующему нагреванию в течение 15 с до 700-800 С и затем охлаждают водой с температурой 12 С. Полученный нитрид фосфора имеет насыпной вес 600 г/л. Содержание фосфора составляет 56 вес.Ъ, а содержание азота — 42 вес.о. Выход в расчете на фосфор составляет 97 вес.Ъ.

Формула изобретения

1. Способ получения нитридов фосФора обшей Формулы PN„ где х = 0,9

1,7, путем взаимодействия галогенидов фосфора с аммиаком, последующего нагревания продукта, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса и получения про-. дукта с регулируемым насыпным весом, исхоцные продукты берут в гаэообразнсм лиде при избытке аммиака 0,110 вес.Ъ, в расчете на галогенид фос. фора, а нагревание ведут до 150950 С в течение 0,5 с — 60 мин.

2., Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения продукта с насыпным весом 4080 г/л, процесс ведут сначала при температуре 150-250 С с последующим нагреванием в токе азота при 500950 >C в течение 1-6 минут.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юш и и с я тем, что для получения продукта с насыпным весом 88-400 г/л, процесс ведут в течение 0,5-120 с при 500-950 С с последующим охлаждением продукта до 0-99 С таким коли0 чеством воды, которое образует водную суспенэию с содержанием твердого вещества 0,3-30,0 вес.Ъ, и дальнейшим отделением от полученной суспенэии твердого вещества и сушке его в течение от 16 мин до 48 ч при 50250 С.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

l. .Вес1се - оег пд, 3.$сйм бее; Chе п sсhе

:Вакс Ые, И, Иве(958),ЧегEag сйепие бвЪЙ., 4елд11айп / Вегдз1гаээе