[发明专利]一种超细2335硼酸锌阻燃剂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超细2335硼酸锌阻燃剂制备方法，属于无机材料合成技术领域。

技术背景

硼酸锌具有阻燃、抑烟功能，是环保非卤阻燃剂，既可单独使用，也可复配使用，广泛用于塑料、橡胶、电线电缆、电子制品外壳、涂料、油漆等方面，是橡胶输送带和子午线轮胎的专用阻燃原料。硼酸锌种类繁多，其中分子组成为2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O，也称作2335硼酸锌是最具代表性、阻燃效果较好，应用广泛的阻燃剂。硼酸锌的粒径大小直接影响其在其它材料中的分散性，进而影响阻燃效果和添加量，最终影响生产成本。目前国内生产硼酸锌的粒径大多在3μm以上，亚微米级超细2335硼酸锌是其发展的重要方向。

硼酸锌制备方法主要有三种，即硼酸氧化锌法、硼酸氢氧化锌法和硼砂锌盐法，氧化锌法存在的问题是氧化锌比较贵，氢氧化锌法存在的问题是氢氧化锌需要现场制备，硼砂法成本较低，需要物料循环，处理工序相对复杂。

CN 1167730A公开了一种超细硼酸锌阻燃剂的制备方法。该方法以硼酸和氧化锌为主要原料，在70～95℃下添加表面活性剂，反应5.5～8h，干燥温度95℃下，制得2235超细硼酸锌。该方法采用氧化锌法，同时需要表面活性剂，成本较高；该方法反应时间也较长，该方法生产的硼酸锌粒径在2～3μm，粒径较大会影响其分散性，进而影响阻燃效果。

CN 1321060C公开了一种硼酸锌的制备方法。该方法采用氧化锌法，将硼酸和氧化锌先行混合后再加入水呈流变态，在密闭反应器内60～100℃下反应6～12h，120～140℃干燥下，制得硼酸锌。该方法同样存在氧化锌成本高，反应时间长，且流变态反应不易控制硼酸锌粒径，难以获得超细产品，阻燃效果不佳问题。

CN 101774602A公布了一种粗粒径2335硼酸锌的制备方法。该方法以硼砂、七水硫酸锌和氧化锌为原料，在60～100℃下反应6小时以上，制得中位粒径8～10μm的2335硼酸锌。该方法主要问题是反应时间过长，反应温度也较高，其实施例都在90℃以上，且由于只能制备粗粒径硼酸锌，其应用受到限制，只能用于防腐，不能用作阻燃。

吴志平等在“超细硼酸锌阻燃剂的制备及其性能研究”论文中，刘向磊等在“超细低水合硼酸锌合成研究”论文中均对2335硼酸锌制备进行了研究，前者以硼砂和氯化锌为原料，可合成纳米级硼酸锌，但要采用有机分散剂，存在回收问题，要高速剪切，反应条件苛刻。后者以硼砂、硫酸锌和硼酸为主要原料，以硼酸代替氧化锌，大幅降低了反应时间，该方法存在的问题是反应温度必须在90℃以上，且得到的硼酸锌的粒度只能在6μm以下，仍然难以达到较好的阻燃效果。

综上所述，研制或开发一种能有效降低反应时间、显著降低硼酸锌颗粒粒径，阻燃性能优良的硼酸锌阻燃剂制备方法是非常有现实意义的。

本发明致力于解决上述现有技术中存在的技术问题，采用特定惰性微球作为分散研磨介质，将反应和粒径控制有机耦合，使反应时间大幅降低，氧化锌用量显著减少，制得2335硼酸锌阻燃剂粒径细小，中位粒径d(50)为0.5～1.5μm，阻燃剂的阻燃抑烟性能稳定、优良。

发明内容

本发明提供一种超细2335硼酸锌阻燃剂制备方法，该制备方法所采用的原料及组成如下：

(1)所用原料为硼砂、硼酸、硫酸锌、氧化锌、水，所用分散和研磨介质为惰性微球；

(2)上述原料中硼砂是十水硼砂，硫酸锌是七水硫酸锌，惰性微球材质为氧化锆；

(3)上述各原料的质量组成为：硼砂10～18％、硼酸10～16％、硫酸锌7～15％、氧化锌0.1～1％，水55～75％；

(4)优选的上述原料质量组成为：硼砂13～15％、硼酸12～14％、硫酸锌10～12％、氧化锌0.4～0.6％，水60～70％；

(5)氧化锆微球是单一粒径或多种粒径组合，微球粒径范围为0～5mm，优选0～3mm；

2335硼酸锌阻燃剂制备方法包括如下操作步骤：

a.在反应器内加入一定量的水；

b.向a中加入一定粒度、一定量惰性微球并搅拌、升温；

c.当温度升到50～70℃向b中加入硼砂和硼酸，使其溶解完全；

d.向c中加入硫酸锌和氧化锌，控制反应温度80℃左右，反应3～4h，停止反应；

e.反应结束后将d中惰性微球分离，反应物料经过滤、洗涤，滤液回收，滤饼经干燥得到超细2335硼酸锌。