[發明專利]一種超細2335硼酸鋅阻燃劑制備方法

在審

• 申請號: 201510055763.0
• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號: CN104609437A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 王云山;楊剛;張金平;郝云鵬;王超;安學斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01B35/12
• 分類號: C01B35/12
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種超細2335硼酸鋅阻燃劑制備方法，屬于無機材料合成技術領域。

技術背景

硼酸鋅具有阻燃、抑煙功能，是環保非鹵阻燃劑，既可單獨使用，也可復配使用，廣泛用于塑料、橡膠、電線電纜、電子制品外殼、涂料、油漆等方面，是橡膠輸送帶和子午線輪胎的專用阻燃原料。硼酸鋅種類繁多，其中分子組成為2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O，也稱作2335硼酸鋅是最具代表性、阻燃效果較好，應用廣泛的阻燃劑。硼酸鋅的粒徑大小直接影響其在其它材料中的分散性，進而影響阻燃效果和添加量，最終影響生產成本。目前國內生產硼酸鋅的粒徑大多在3μm以上，亞微米級超細2335硼酸鋅是其發展的重要方向。

硼酸鋅制備方法主要有三種，即硼酸氧化鋅法、硼酸氫氧化鋅法和硼砂鋅鹽法，氧化鋅法存在的問題是氧化鋅比較貴，氫氧化鋅法存在的問題是氫氧化鋅需要現場制備，硼砂法成本較低，需要物料循環，處理工序相對復雜。

CN?1167730A公開了一種超細硼酸鋅阻燃劑的制備方法。該方法以硼酸和氧化鋅為主要原料，在70～95℃下添加表面活性劑，反應5.5～8h，干燥溫度95℃下，制得2235超細硼酸鋅。該方法采用氧化鋅法，同時需要表面活性劑，成本較高；該方法反應時間也較長，該方法生產的硼酸鋅粒徑在2～3μm，粒徑較大會影響其分散性，進而影響阻燃效果。

CN?1321060C公開了一種硼酸鋅的制備方法。該方法采用氧化鋅法，將硼酸和氧化鋅先行混合后再加入水呈流變態，在密閉反應器內60～100℃下反應6～12h，120～140℃干燥下，制得硼酸鋅。該方法同樣存在氧化鋅成本高，反應時間長，且流變態反應不易控制硼酸鋅粒徑，難以獲得超細產品，阻燃效果不佳問題。

CN?101774602A公布了一種粗粒徑2335硼酸鋅的制備方法。該方法以硼砂、七水硫酸鋅和氧化鋅為原料，在60～100℃下反應6小時以上，制得中位粒徑8～10μm的2335硼酸鋅。該方法主要問題是反應時間過長，反應溫度也較高，其實施例都在90℃以上，且由于只能制備粗粒徑硼酸鋅，其應用受到限制，只能用于防腐，不能用作阻燃。

吳志平等在“超細硼酸鋅阻燃劑的制備及其性能研究”論文中，劉向磊等在“超細低水合硼酸鋅合成研究”論文中均對2335硼酸鋅制備進行了研究，前者以硼砂和氯化鋅為原料，可合成納米級硼酸鋅，但要采用有機分散劑，存在回收問題，要高速剪切，反應條件苛刻。后者以硼砂、硫酸鋅和硼酸為主要原料，以硼酸代替氧化鋅，大幅降低了反應時間，該方法存在的問題是反應溫度必須在90℃以上，且得到的硼酸鋅的粒度只能在6μm以下，仍然難以達到較好的阻燃效果。

綜上所述，研制或開發一種能有效降低反應時間、顯著降低硼酸鋅顆粒粒徑，阻燃性能優良的硼酸鋅阻燃劑制備方法是非常有現實意義的。

本發明致力于解決上述現有技術中存在的技術問題，采用特定惰性微球作為分散研磨介質，將反應和粒徑控制有機耦合，使反應時間大幅降低，氧化鋅用量顯著減少，制得2335硼酸鋅阻燃劑粒徑細小，中位粒徑d(50)為0.5～1.5μm，阻燃劑的阻燃抑煙性能穩定、優良。

發明內容

本發明提供一種超細2335硼酸鋅阻燃劑制備方法，該制備方法所采用的原料及組成如下：

(1)所用原料為硼砂、硼酸、硫酸鋅、氧化鋅、水，所用分散和研磨介質為惰性微球；

(2)上述原料中硼砂是十水硼砂，硫酸鋅是七水硫酸鋅，惰性微球材質為氧化鋯；

(3)上述各原料的質量組成為：硼砂10～18％、硼酸10～16％、硫酸鋅7～15％、氧化鋅0.1～1％，水55～75％；

(4)優選的上述原料質量組成為：硼砂13～15％、硼酸12～14％、硫酸鋅10～12％、氧化鋅0.4～0.6％，水60～70％；

(5)氧化鋯微球是單一粒徑或多種粒徑組合，微球粒徑范圍為0～5mm，優選0～3mm；

2335硼酸鋅阻燃劑制備方法包括如下操作步驟：

a.在反應器內加入一定量的水；

b.向a中加入一定粒度、一定量惰性微球并攪拌、升溫；

c.當溫度升到50～70℃向b中加入硼砂和硼酸，使其溶解完全；

d.向c中加入硫酸鋅和氧化鋅，控制反應溫度80℃左右，反應3～4h，停止反應；

e.反應結束后將d中惰性微球分離，反應物料經過濾、洗滌，濾液回收，濾餅經干燥得到超細2335硼酸鋅。