[发明专利]一种利用丙三醇制备亚微米级硼酸锌的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硼酸锌的制备方法，具体涉及一种利用丙三醇制备亚微米级硼酸锌的方法。

背景技术

最早从20世纪中期，硼酸锌在工业上就开始广泛应用，比如其可以用作无毒、无污染的阻燃剂、润滑油抗磨减摩无机添加剂、高强陶瓷助熔剂，也可应用于木材、纸张中，使所述木材、纸张防霉、防腐、防蛀，还可以用于医药、防水织物、陶瓷釉药、涂料防霉剂、杀菌剂、防锈漆、聚合物的阻燃添加剂等方面。硼酸锌既能阻燃，又能抑制烟，促进积碳的形成，能消灭电弧，也被广泛应用于各种纤维、树脂、橡胶制品、电器绝缘材料、电子制品外壳、汽车零件壁材、电线、电缆、阻燃涂料等方面的阻燃、抑烟。

目前已开发有20多种硼酸锌，它们都符合通式xZnO·yB₂O₃·zH₂O，只是锌/硼比不同。其中较为常见的是以下几种：(1)Firebrake 415(也叫耐热硼酸锌)，其失水温度为413℃，因而可用于加工温度极高的工程塑料，如聚醚酮、聚砜和聚醚酰亚胺；(2)高温级硼酸锌(ZB-33)，它的失水1％的温度是250℃，因而可用于多种工程塑料，且可在软质、半硬质和填料PVC以及增塑溶胶中代替Sb₂O₃；(3)无水硼酸锌，分子式为2ZnO·3B₂O₃，这种阻燃剂可耐温至600℃，特别是释热速度低，其可作为一系列加工温度极高的高聚物(如聚醚酮、聚砜、尼龙、含氟高聚物等)优异的阻燃剂和抑烟剂；(4)高水硼酸锌，其水含量达30％(标准的Firebrake ZB含水14％)，其具有较高的水含量和极低的失水温度(100℃)，特别适用于膨胀型涂层，在PU软泡中以高水硼酸锌代替部分Sb₂O₃，材料烟密度可下降30％，并可促进炭层的生成；(5)工业上使用最广泛的硼酸锌是2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O或2ZnO·3B₂O₃·7H₂O，它的特点是除具有阻燃性能外，还兼有消烟，熄灭电弧，防虫等功能，在国内已陆续用于橡胶制品、胶带、胶管、涂料、帆布、玻璃钢瓦、电线电缆、电器元件、防锈涂料等，市场销路很广。

现有技术中，硼酸锌常用的制备方法主要有以下3种：以氢氧化锌和硼酸为原料合成硼酸锌，以锌盐、硼砂或锌盐、硼砂和氧化锌为原料合成硼酸锌，以氧化锌和硼酸为原料合成硼酸锌。

(1)以氢氧化锌和硼酸为原料合成硼酸锌，其化学反应式如下所示：

aZn(OH)₂+bH₃BO₃→aZnO·(b/2)B₂O₃·cH₂O+(2a-c)H₂O

CN 101486469A公开了一种公开了一种超细低水合硼酸锌制备方法，将锌盐溶解于无离子水中，加热使其完全溶解，制备0.5～2.5mol/L的溶液；将无机碱溶解于无离子水中，制备3.0～8.0mol/L的碱溶液；将前所描述的两种溶液混合，在20℃～80℃恒温条件下快速搅拌20～60分钟，获得含超细氢氧化锌的浊液；向所述氢氧化锌悬浊液中添加无离子水，将氢氧化锌固形物含量调整至0.1～5mol/L；按氢氧化锌摩尔量的1～6倍加入硼酸，同时加入0.1％～0.5％的非离子型表面活性剂，在20℃～80℃恒温条件下快速搅拌20～60分钟，离心收获沉淀，用无离子水洗涤2～4次后干燥即得超细低水合硼酸锌。

这种制备方法的优点是产品单一，无三废，硼酸的利用率很高。但是其所需的氢氧化锌必须用锌盐现场制备，因此制备不方便，且不可避免的产生副产物和废水。国内丹东化工所已用此方法合成了3.5个水的低水合硼酸锌。但由于此方法的局限性，有关这种方法的后续研究不多见。

(2)以锌盐、硼砂或锌盐、硼砂和氧化锌为原料合成硼酸锌，其化学反应式如下所示：

aZnSO₄+aNa₂B₄O+bZnO+cH₂O→(a+b)ZnO·aB₂O₃·dH₂O+aNa₂SO₄+(c-d)H₂O