Полифосфат аммония

Полифосфат аммония (APA)
Полифосфат аммония (полимерный аммоний-фосфат, APA) — одно из важнейших соединений среди производимых промышленностью фосфатных веществ. Представляет собой соль полифосфорных кислот и аммиака, обладающую высокой степенью конденсации фосфатных группировок. Формула полифосфатов аммония варьируется в зависимости от количества атомов фосфора и связи между ними, что отражается в структурных формулах типа NH4PxOy+1NH4​Px​Oy+1​.
Структура и состав
Молекулярная структура полифосфата аммония определяется числом связанных друг с другом молекул фосфорной кислоты (PxOy+1Px​Oy+1​). Простейший представитель семейства — монофосфат аммония (NH4H2PO4NH4​H2​PO4​), далее следуют ди-, три- и тетрафосфаты и вплоть до олигомерных форм с длинной цепью повторяющихся фрагментов −OPO3−−OPO3−​. Чем больше степень поликонденсации фосфора, тем ниже растворимость соединения в воде и выше термостабильность.
Типичная форма коммерческих марок полифосфата аммония включает смеси фосфатов разной длины цепи, варьирующиеся от нескольких единиц до десятков атомов фосфора. Наиболее распространены формы, содержащие около десяти фосфатных звеньев, хотя возможны вариации.
Физико-химические характеристикиВнешний вид и агрегатное состояние

• Белый кристаллический порошок или мелкие гранулы.
• Бескислородная среда сохраняет продукт стабильным длительное время.

Растворимость

• Хорошо растворим в воде, особенно при высоких температурах.
• Практически нерастворим в большинстве органических растворителей.

Термическая устойчивость

• Высокая температурная стойкость: выдерживает температуры свыше 300 °C.
• При температуре выше 300–350 °C начинается постепенная деградация с образованием газообразных компонентов (например, аммиака).

Реакция среды

• Обладает слабощелочной реакцией раствора вследствие гидролиза анионных остатков фосфатов.

Получение и производство
Получают полифосфат аммония путем взаимодействия концентрированной фосфорной кислоты с аммиаком при повышенной температуре и давлениях порядка 7 атм. Процесс контролируется строго заданными условиями (температура, pH-реакция среды, концентрация реагентов), обеспечивая оптимальное соотношение линейных и циклических полиаммонийфосфатов.
Реакция протекает следующим образом:
H3PO4+xNH3→(NH4)xH(3−x)PxO3+xH3​PO4​+xNH3​→(NH4​)x​H(3−x)​Px​O3+x​
Для повышения эффективности процесса применяют различные катализаторы и модификации технологических процессов, такие как испарительное осаждение, распылительная сушка и экструзия.
ПрименениеОгнезащита и противопожарные материалы
Полифосфат аммония широко применяется в составе антипиренов (средства защиты от огня) благодаря способности создавать на поверхности материалов барьер против горения. При воздействии пламени АРА превращается в пористый гель, защищающий поверхность от дальнейшего распространения огня. Используются в строительстве, деревообработке, автомобильной промышленности, электронике и бытовой технике.
Удобрение
Благодаря сочетанию азота и фосфора полифосфат аммония эффективно применяется в виде удобрений для сельского хозяйства. Это позволяет повысить урожайность зерновых культур, овощей, фруктов и кормовых трав.
Пищевые добавки
Используется в качестве пищевого компонента E452 (E-коды добавок). Выступает регулятором кислотности, стабилизатором консистенции, улучшает качество выпечки хлеба, напитков, сыров и молочных изделий.
Косметология и фармацевтика
В медицине и косметической продукции полифосфат аммония служит вспомогательным веществом, усиливающим эффективность кремов, мазей, гелей и лекарственных препаратов.
Производство бумаги и картона

• Применяют для улучшения водоотталкивающих свойств бумажных покрытий, увеличения прочности упаковки и декоративных слоев картонных материалов.