硼酸鋅
發布時間:2016-11-29 來源:未知     分享到:
  硼酸鋅是一種環保型的非鹵素阻燃劑,無毒、低水溶性、高熱穩定性、粒度小、比重小、分散性好等特點,作為一種高效阻燃劑被廣泛應用在塑料、橡膠、涂料等領域。

  基本信息

  【中文別名】低水硼酸鋅

  【英文名稱】zinc borate

  【英文別名】Zinc borate;ZINC BORATE EXTRA PURE;zinc hydrogen borate

  【C A S 號】12513-27-8

  【分 子 量】434.62

  【性 質】 無規則(或菱形)白色或淡黃色粉末。不溶于水、乙醇、正丁醇、苯、丙酮,易溶于鹽酸、硫酸、二甲亞砜。熱穩定性好。易分散。無毒。

  用途

  可以作為氧化銻或其它鹵素阻燃劑的多功能增效添加劑,可以有效提高阻燃性能,減少燃燒時煙霧的產生,并可以調節橡塑產品的化學,機械,電等方面的性能。

  作為含鹵素等阻燃劑的部分或完全環保替代品,被廣泛的直接應用于塑料和橡膠的加工,如PVC、PE、PP、增強聚酰胺、聚氯脂、聚苯乙烯、環氧樹脂、聚脂酸乙烯樹脂及天然橡膠,苯乙烯丁二烯橡膠、氯丁橡膠等。

  可以被應用于紙張、纖維織物、裝飾板、地板革、壁紙、地毯、陶瓷釉料、殺菌劑,涂料的生產中,以提高阻燃性能。

  還可用于防腐,遠紅外線吸收,木材的防蟲防菌處理等領域。

  制備工藝

  傳統硼酸鋅的制備

  硼酸中和法

  1) 硼酸-氫氧化鋅法

  2Zn(OH)2+6H3BO3=2ZnO·3B2O3·3.5H2O+7.5H2O

  此法將硼酸和氫氧化鋅按一定的比例投入反應器,控制一定的固液比,于90-100℃下反應5-7h。該路線的優點就是產品單一、無三廢、硼酸的利用率較高。而該法的缺點是所需氫氧化鋅需要現場制備,因此不可避免地產生了副產物和廢水。

  2) 硼酸-氧化鋅法

  2ZnO+6H3BO3=2ZnO·3B2O3·3.5H2O+5.5H2O

  此法的制備條件和硼酸-氫氧化鋅法差不多,并且消除了硼酸-氫氧化鋅法帶來的麻煩,具有工藝簡單、工序少、產品單一等優點,母液可以直接循環使用;但是該法的硼酸和氧化鋅的價格都比較高,所以成本比較高。

  硼酸鹽-鋅鹽法

  美國硼砂與化學品公司在專利中就此法報道了有10多條原料路線,下面是其中一條使用較為普遍的路線。

  3.5ZnSO4+3.5Na2B4O7+0.5ZnO+10H2O=2(2ZnO·3B2O3·3.5H2O)+3.5Na2SO4+2H3BO3

  此法中硼砂、鋅鹽原料易得,成本較低,在粒度控制上有一定的優勢;但是該法的缺點是反應條件比較苛刻。硼砂是強堿弱酸鹽,使得體系溶液顯堿性,鋅以氫氧化鋅微溶物形式存在,使得復分解反應速度減慢,反應時間延長,在一定程度上增加了能耗,提高了產品成本。另外,此方法生成硼酸和硫酸鈉兩種副產物,要將兩種副產物分離出來,母液循環使用,處理工序相當繁雜。[1]

  超細硼酸鋅的制備

  硼酸鋅阻燃劑粉體的粒徑過大會在基材中分散不理想,添加量高時會惡化材料的使用性能。為了改善硼酸鋅在基材樹脂中的分散性,必須使其粒徑較小及粒徑分布較窄。故阻燃劑細微化,甚至納米化,既可增大阻燃劑與材料的接觸面以提高相容性,還可降低阻燃劑的用量。國外對硼酸鋅的合成和應用已經達到了一定的水平,1990年報道的美國硼砂公司的硼酸鋅新產品是平均粒徑為2-4μm;1992年,硼砂公司又報道了一種硼酸鋅新產品,其失水溫度為413 ℃(比標準硼酸鋅約高110 ℃),因而可用于加工溫度極高的工程塑料,如聚酮、砜和聚醚亞胺等。

  中國所生產的硼酸鋅的粒徑一般為2-8 μm,還不能達到國外的水平,所以對硼酸鋅進行超細化研究日趨重要起來。

  武漢大學將氧化鋅和硼酸混合均勻,物質的量比為1:3,加入反應容器,加入水的量為氧化鋅和硼酸總質量的0.01 %-60.00 %,然后攪拌配制成流變態,再放入密閉容器在60-100 ℃溫度下保溫6-12 h,冷至室溫取出產物,在120-140 ℃烘干即可。此法制備過程不需要過濾,也不需要水洗,反應產率高。

  胡云楚發明了一種固相反應制備納米硼酸鋅的方法。將氧化鋅和硼酸分別磨成微米級,然后按照一定的比例,加入總量的1%-5%的硬脂酸鈉、硅烷等表面活性劑或偶聯劑,然后進行球磨或真空球磨,最后得到了納米級的硼酸鋅。

  還有人研究了用水熱法制備形貌可控的顆粒狀、棒狀和針狀的低水合硼酸鋅和用溶劑熱改性法制備硼酸鋅,均得到了改性良好的產品。

  高溫固相反應制備硼酸鋅

  高溫固相反應制備硼酸鋅的研究進行得比較少。通過高溫固相反應制得的硼酸鋅是不含結晶水的,所以阻燃效果可能會下降,但是根據硼酸鹽的阻燃機理,應該還是具有一定的阻燃效果。HubertHuppertz等通過研究發現,在高溫或者是高壓的條件下,ZnO-B2O3體系中有4或5種不同結構的硼酸鋅存在,分別為:α-ZnB4O7,偏硼酸鋅Zn4O(BO2)6或ZnB2O4,Zn3(BO3)2或Zn5B4O11,ZnB6O10(可能存在)和微孔硼酸鋅Zn4O(BO3)2。

  高溫固相反應制備硼酸鋅的研究國外進行得比較早。在20世紀90年代初期,日本就有專利報道說,用1 mol的氧化鋅(鋅的氫氧化物、碳酸鋅或活性鋅)平均粒徑≤0.1 μm,和1.0-1.5 mol的硼酸或三氧化二硼于700-900 ℃高溫中反應1-6 h,可以制得硼酸鋅。

  阻燃機理

  硼酸鹽的阻燃作用主要來自以下幾個方面:

  1)能形成玻璃態無機膨脹涂層;

  2)能促進成炭;

  3)能阻礙揮發性可燃物的逸出;

  4)能在高溫下脫水,具有吸熱、發泡及沖稀可燃物的功效。水合硼酸鋅的阻燃機理是:當溫度高于300 ℃時,硼酸鋅熱分解,釋放出結晶水,起到吸熱冷卻作用和稀釋空氣中氧氣的作用。另一方面,在高溫下硼酸鋅分解生成B2O3(若材料中含有氯或溴時還生成ZnX2,ZnOX。X為Cl或Br),附著在聚合物的表面上形成一層覆蓋層,此覆蓋層可抑制可燃性氣體產生,也可阻止氧化反應和熱分解作用。此外,在含鹵材料中,燃燒時還產生BX3,BX3與氣相中的水作用生成HX,在火焰中有鹵素原子游離基生成,該游離基能阻止羥基游離基的鏈反應,從而起到阻燃作用。

  硼酸鋅行業市場現狀及未來前景

  硼酸鋅行業屬于法規推動型產業,國內外相關法律法規的相繼出臺和逐步完善,影響著整個硼酸鋅行業的格局。不斷完善的政策法律環境為具有資源優勢、規模經濟優勢和研發優勢的企業提供發展的機會。世界硼酸鋅產品正向著多元化、無毒化和多功能消費方向發展。

  2012年硼酸鋅生產區域分布比例結構

  2012年硼酸鋅生產區域分布比例結構

  硼酸鋅生產商除重視國內市場外,還努力開發國外市場,硼酸鋅工業的全球化和競爭加劇。亞洲已成為增速最快的硼酸鋅市場,美國一些硼酸鋅制造商正在將其生產基地轉向亞洲。

  我國"十二五"規劃把阻燃材料納入重點發展產業,并且組建了綠色阻燃劑產業技術創新戰略聯盟,為阻燃材料行業的發展提供了政策性的平臺。作為無機阻燃劑綠色環保的優勢,硼酸鋅等環保型阻燃劑產品將會迎來政策之風,不斷發展壯大。

你知道你的Internet Explorer是過時了嗎?

為了得到我們網站最好的體驗效果,我們建議您升級到最新版本的Internet Explorer或選擇另一個web瀏覽器.一個列表最流行的web瀏覽器在下面可以找到.

五福彩票APP通用版