Способ получения красного фосфора

 

Изобретение относится к области получения неорганических полимеров, производству красного фосфора. Процесс полимеризации белого фосфора ведут при температурах 323-573 К при воздействии ионизирующего излучения с мощностью поглощенной дозы 0,1-4 Гр/с. Получение красного фосфора по предлагаемому способу позволяет значительно сократить время достижения степени превращения, процесс идет при более низких температурах 323-573 К при сохранении физико-химических свойств получаемого продукта. 1 табл.

Изобретение относится к области получения неорганических полимеров, производству красного фосфора. В настоящее время наиболее широко используется метод получения красного фосфора, основанный на термическом переделе в массе белого фосфора в красный. При этом разработаны различные решения конструкций аппаратов и технологических схем получения неорганического полимера, его очистки от не вступившего в реакцию белого фосфора [1] Процесс характеризуется периодичностью, большой длительностью (до нескольких суток), большими затратами и потерями тепла, громоздкой аппаратурой, вредностью условий труда, пожароопасностью. Для интенсификации процесса рекомендовано проводить реакцию при повышенных температурах (>573K). Так как реакция трансформации белого фосфора в красный экзотермическая реакция (тепловой эффект реакции равен 10 кДж/моль [2]), то в используемых условиях наблюдается неконтролируемый разогрев реакционной массы, что сопровождается образованием конечного продукта с различными физико- химическими характеристиками.

Наиболее близким по технической сущности является способ [3] сущность которого заключается в следующем. Предварительно дистиллированный фосфор в атмосфере очищенного от кислорода азота помещают в ампулы, которые затем запаивают. Процесс проводят в термостате со сплавом Вуда при температуре 523-593К. Степень превращения определяют как отношение количества образовавшегося красного фосфора к сумме количеств красного и не вступившего в реакцию белого фосфора. Анализ данных показывает, что время достижения степени превращения 0,9999 в часах соответственно равно при 573К 209; 544К 69; 563К 23 и 594К 8, при этом реакция при температуре ниже 443К практически не идет [4] Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения красного фосфора с увеличением скорости реакции (уменьшением времени достижения степени превращения 0,9999), снижением температуры реакции, а, следовательно, и повышением пожаро- и взрывобезопасности процесса.

Поставленная задача решается тем, что для ускорения термической реакции передела белого фосфора в красный процесс ведут в поле действия ионизирующего излучения. Отличительными признаками предлагаемого способа являются проведение реакции при температурах 323-573К, воздействие ионизирующего излучения с мощностью поглощенной дозы 0,1-4 Гр/с.

Полученные образцы красного фосфора представляют собой твердое вещество темно-красного цвета и обладают свойствами, характерными для красной модификации фосфора, синтезируемого другими способами. Полимер воспламеняется при температурах выше 573К. В спектрах рентгеноэлектронной спектроскопии образцов обнаружены полосы с E_св=130,2 эВ, которые характерны для полимерной формы элементарного фосфора [5] Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 3,5 г предварительно очищенного фосфора помещают в ампулу, вакуумируют и запаивают. Помещают в электрообогреваемую печь с температурой 5331 К. Облучение проводят в течение 5 часов с мощностью поглощенной дозы 1,80,2 Гр/с. В результате достигают 55%-ю степень превращения белого фосфора.

В аналогичных условиях, но без облучения степень превращения составляет 19% Пример 2. 3,5 очищенного фосфора аналогичным образом облучают при 373К в течение 20 часов с мощностью дозы 2,8 Гр/с. При этом достигают степени превращения 45% Без облучения реакция превращения белого фосфора в красный не идет.

В таблице приведены данные процесса в заявленных условиях.

Процессы получения красного фосфора, основанные на термической полимеризации белого фосфора, требуют значительных энергозатрат при высокой пожароопасности и сложности аппаратурного оформления, контроля и управления реакцией.

Получение красного фосфора предлагаемым способом в значительной степени устраняет указанные недостатки. В отличие от прототипа снижен нижний температурный предел протекания реакции превращения белого фосфора в красный, значительно сокращается время достижения степени превращения 0,9999. Эффект ускорения реакции под действием ионизирующего излучения наблюдается и для образцов белого фосфора, содержащих различные неорганические вещества.

Проведение реакции по предлагаемому способу при сравнительно невысоких температурах (323 573К) позволяет надежно контролировать протекание процесса и получать красный фосфор с более стабильными свойствами.

Формула изобретения

Способ получения красного фосфора, включающий полимеризацию белого фосфора при нагревании с последующим отделением, промывкой и сушкой продукта, отличающийся тем, что процесс ведут при температурах 323 575К при воздействии ионизирующего излучения с мощностью поглощенной дозы 0,1 4,0 Гр/с.

РИСУНКИ

Рисунок 1