[发明专利]一种硼酸锌、阻燃性复合材料及其制备方式

说明书

发明人提供了一种硼酸锌的制备方法，包括以下步骤：结晶：在持续沸腾的水中加入氧化锌，搅拌溶解后再加入硼酸，加入硼酸后继续搅拌至形成硼酸锌晶体，得到含有晶体的混合物；纯化：将含有晶体的混合物进行过滤、热水洗涤、烘干，得到硼酸锌晶体。上述技术方案工艺简单，生产效率高，产品品质高。将该纳米硼酸锌应用到聚合物基材中制备阻燃复合材料时能有效改善复合材料的力学性能和阻燃性能。

技术领域

本发明涉及到无机功能材料科学领域，特别是一种硼酸锌、阻燃性复合材料及其制备方式。

背景技术

硼酸锌从20世纪中期在工业上开始广泛应用，可作为无毒、无污染的环保阻燃剂，润滑油抗磨减摩无机添加剂，同时在防霉、防腐、防蛀、医药等方面也有一定的应用。作为阻燃材料时，区别于传统卤素阻燃剂燃烧时释放有毒性气体等缺点，硼酸锌在聚合物中既能起阻燃效果，同时还能有效抑制燃烧过程中烟雾的释放。此外，硼酸锌还可作为协效剂与不同类型阻燃剂协同阻燃，在现今聚合物阻燃研究由传统的卤素阻燃转向新型绿色无卤阻燃的趋势下得到了广泛的关注和应用。

硼酸锌根据晶型的不同有众多品种，其中3.5水硼酸锌3ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O由于其较高的分解温度，热稳定性好，有较高的商业应用价值，是目前应用最广泛的型号。目前生产3.5水硼酸锌方法较多，其中应用较多的是氧化锌-硼酸工艺。相对其于他合成路线，该工艺具有合成简单、产品单一、产品纯度较高、无三废排放的优势。然而，由于该工艺要求较长反应时间，导致生产成本较高，同时由于该工艺制得的硼酸锌产品尺寸较大，在用作阻燃剂添加到聚合物基材中时，与聚合物中基材相容性较差难以均匀分散，从而造成聚合物复合材料的力学性能急剧恶化，同时也会在阻燃过程中存在分解不均，影响整体的阻燃效率，这些因素均限制了其应用范围。

发明内容

为此，需要提供一种快速高效合成尺寸较小的3.5水硼酸锌的方法。

为实现上述目的，发明人提供了一种硼酸锌的制备方法，包括以下步骤：

结晶：在持续沸腾的水中加入氧化锌，搅拌溶解后再加入硼酸，加入硼酸后继续搅拌至形成硼酸锌晶体，得到含有晶体的混合物；

纯化：将含有晶体的混合物进行过滤、热水洗涤、烘干，得到硼酸锌晶体。

进一步地，所述结晶步骤，所述氧化锌与硼酸物质的量比为1:5-7；所述硼酸与水的质量比为10:20-25。

进一步地，所述结晶步骤，保持水处于持续沸腾回流状态。

进一步地，所述结晶步骤，搅拌转速控制在200-400r/min。

进一步地，所述结晶步骤，加入硼酸后搅拌时间为1-3h。

进一步地，所述纯化步骤，所述热水的温度控制在90℃以上，烘干温度控制在60-80℃。

发明人还提供了一种硼酸锌，所述硼酸锌为3ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O，由上述任一的制备方法所制备。

进一步的，所述硼酸锌为片状，尺寸在50-100nm，厚度约10-20nm。

发明人再提供了一种阻燃性复合材料，所述复合材料中包括上述硼酸锌晶体作为阻燃剂。