專利名稱：一種制備超細硼酸鋅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的是公開了一種以硼砂、硫酸鋅為原料，并通過添加有機修飾劑制備超細硼酸鋅的方法，屬于無機材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
硼酸鋅是一種環(huán)保型的非鹵素阻燃劑，根據(jù)組成不同(XZnO YB2O3 ZH2O),阻燃 劑有十幾個品種。最常用的品種為本品-3. 5水硼酸鋅，又稱ZB-2335阻燃劑。本產(chǎn)品無 毒、低水溶性、高熱穩(wěn)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(yīng)用在塑料、橡膠、涂料等領(lǐng)域。目前硼酸鋅的制造工藝，一般是采用硼酸和氧化鋅反應(yīng)，或 采用硼砂和鋅鹽反應(yīng)，制造硼酸鋅。例如中國專利200910010594. 3，名稱為一種有機酸修 飾的硼酸鋅。該發(fā)明中采用氧化鋅與硼酸制備硼酸鋅，該方法引入有機酸對硼酸鋅進行修 飾，增加了反應(yīng)成本，同時，反應(yīng)時間長，能耗大。中國專利200610028724. 2，名稱為一種制 備納米硼酸鋅的方法，該發(fā)明公布的方法操作復(fù)雜，反應(yīng)過程中有副產(chǎn)物產(chǎn)生，需要后續(xù)處 理，增加了反應(yīng)成本。水合硼酸鋅是一種表面具有親水性的無機化合物，其在有機介質(zhì)中相對較弱的分 散和相容等性能，限制了水合硼酸鋅的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，對硼酸鋅表面進行有機分子的改 性、改善硼酸鋅在有機介質(zhì)中的性能、提高無機硼酸鋅化合物與聚合物高分子材料的相容 性，具有十分重要的意義。本發(fā)明是在發(fā)明人對已有的硼酸鋅制備工藝做了認真的研究的基礎(chǔ)上提出的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，公開了一種以硼砂、硫酸鋅為原料，并 通過添加有機修飾劑聚乙二醇或聚乙烯醇制備超細硼酸鋅的方法。本發(fā)明所述制備超細硼酸鋅的方法按照如下步驟進行
以硼砂、硫酸鋅為原料配制0. 30-1. 60mol/L的硼砂水溶液、0. 30-1. 60mol/L的硫酸鋅 水溶液，按1 :1的摩爾比將上述兩種溶液混合，加入占液體總質(zhì)量的0. 5-0. 8%的有機修飾 劑聚乙二醇或聚乙烯醇攪拌均勻后，升溫至60-95°C，以500轉(zhuǎn)/分鐘的機械攪拌速度持續(xù) 攪拌1. 5h ；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、水洗，80°C真空烘干；所得硼酸鋅的粒徑介于40-950nm ；
其中所述的聚乙二醇為PEG-400，其平均分子量為380-420 ；其中所述的聚乙烯醇期平 均分子量12-15萬，醇解度88%。本發(fā)明與現(xiàn)有硼酸鋅制備技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
硼砂、硫酸鋅做為原料制備硼酸鋅的反應(yīng)穩(wěn)定簡便，易于在各種反應(yīng)釜中進行。本發(fā)明 通過在反應(yīng)開始加入有機修飾劑聚乙二醇(PEG-400，平均分子量為380-420)或聚乙烯醇 (平均分子量12-15萬)，使得到產(chǎn)物的反應(yīng)時間縮短，降低了反應(yīng)的能耗；同時，產(chǎn)品表面性 能提高，不易吸水，易于儲存。所得產(chǎn)品經(jīng)過χ-射線晶體衍射儀檢測，所生成的硼酸鋅的 結(jié)構(gòu)式皆為2Zn0 3B203 3. 5H20,粒徑在40-950nm之間；產(chǎn)物的顆粒粒徑小，尺寸分布均勻，且反應(yīng)條件易于控制、成本低，制備工藝簡單，流程簡便，符合工業(yè)化生產(chǎn)的要求。
具體實施例方式
對比例1
以硼砂、硫酸鋅為原料配制0. 30mol/L的硼砂水溶液、0. 30mol/L的硫酸鋅水溶液，按 1 1的摩爾比將上述兩種溶液置于三口瓶中，升溫至60°C，以500轉(zhuǎn)/分鐘的機械攪拌速度 持續(xù)攪拌2. 5h;反應(yīng)結(jié)束后，過濾、水洗，80°C真空烘干。所得硼酸鋅經(jīng)過X-射線晶體衍射 儀檢測，結(jié)構(gòu)式為2Zn0 3B203 3. 5H20,粒徑為87 μ m。對比例2:
以硼砂、硫酸鋅為原料配制0. 30mol/L的硼砂水溶液、0. 30mol/L的硫酸鋅水溶液，按 1 1的摩爾比將上述兩種溶液置于三口瓶中，升溫至95°C，以500轉(zhuǎn)/分鐘的機械攪拌速度 持續(xù)攪拌2. 5h;反應(yīng)結(jié)束后，過濾、水洗，80°C真空烘干。所得硼酸鋅經(jīng)過X-射線晶體衍射 儀檢測，結(jié)構(gòu)式為2Zn0 3B203 3. 5H20,粒徑為44 μ m。實施例1
以硼砂、硫酸鋅為原料配制0. 30mol/L的硼砂水溶液、0. 30mol/L的硫酸鋅水溶液，按 1 1的摩爾比將上述兩種溶液置于三口瓶中，加入占液體總質(zhì)量的0. 5%的有機修飾劑聚乙 二醇(PEG-400，平均分子量為380-420)攪拌均勻后，升溫至60°C，以500轉(zhuǎn)/分鐘的機械 攪拌速度持續(xù)攪拌1. 5h ；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、水洗，80°C真空烘干。所得硼酸鋅經(jīng)過X-射線 晶體衍射儀檢測，結(jié)構(gòu)式為2Zn0 3B203 3. 5H20,粒徑為43nm。實施例2:
以硼砂、硫酸鋅為原料配制0. 30mol/L的硼砂水溶液、0. 30mol/L的硫酸鋅水溶液，按 1 1的摩爾比將上述兩種溶液置于三口瓶中，加入占液體總質(zhì)量的0. 5%的有機修飾劑聚乙 烯醇(平均分子量12-15萬)攪拌均勻后，升溫至60°C，以500轉(zhuǎn)/分鐘的機械攪拌速度持 續(xù)攪拌1. 5h ；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、水洗，80°C真空烘干。所得硼酸鋅經(jīng)過X-射線晶體衍射儀 檢測，結(jié)構(gòu)式為2Zn0 3B203 3. 5H20，粒徑為117nm。實施例3:
以硼砂、硫酸鋅為原料配制1. 60mol/L的硼砂水溶液、1. 60mol/L的硫酸鋅水溶液，按 1 1的摩爾比將上述兩種溶液置于三口瓶中，加入占液體總質(zhì)量的0. 5%的有機修飾劑聚乙 烯醇(平均分子量12-15萬)攪拌均勻后，升溫至95°C，以500轉(zhuǎn)/分鐘的機械攪拌速度持 續(xù)攪拌1. 5h ；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、水洗，80°C真空烘干。所得硼酸鋅經(jīng)過X-射線晶體衍射儀 檢測，結(jié)構(gòu)式為2Zn0 3B203 3. 5H20，粒徑為196nm。實施例4:
以硼砂、硫酸鋅為原料配制1. 60mol/L的硼砂水溶液、1. 60mol/L的硫酸鋅水溶液，按 1 1的摩爾比將上述兩種溶液置于三口瓶中，加入占液體總質(zhì)量的0. 5%的有機修飾劑聚乙 二醇(PEG-400，平均分子量為380-420)攪拌均勻后，升溫至95°C，以500轉(zhuǎn)/分鐘的機械 攪拌速度持續(xù)攪拌1. 5h ；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、水洗，80°C真空烘干。所得硼酸鋅經(jīng)過X-射線 晶體衍射儀檢測，結(jié)構(gòu)式為2Zn0 3B203 3. 5H20,粒徑為313nm。實施例5:
以硼砂、硫酸鋅為原料配制1. 60mol/L的硼砂水溶液、1. 60mol/L的硫酸鋅水溶液，按1 1的摩爾比將上述兩種溶液置于三口瓶中，加入占液體總質(zhì)量的0. 8%的有機修飾劑聚乙 二醇(PEG-400，平均分子量為380-420)攪拌均勻后，升溫至95°C，以500轉(zhuǎn)/分鐘的機械 攪拌速度持續(xù)攪拌1. 5h ；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、水洗，80°C真空烘干。所得硼酸鋅經(jīng)過X-射線 晶體衍射儀檢測，結(jié)構(gòu)式為2ZnO 3B203 3. 5H20,粒徑為488nm。實施例6:
以硼砂、硫酸鋅為原料配制1. 60mol/L的硼砂水溶液、1. 60mol/L的硫酸鋅水溶液，按 1 1的摩爾比將上述兩種溶液置于三口瓶中，加入占液體總質(zhì)量的0. 8%的有機修飾劑聚乙 烯醇(平均分子量12-15萬)攪拌均勻后，升溫至95°C，以500轉(zhuǎn)/分鐘的機械攪拌速度持 續(xù)攪拌1. 5h ；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、水洗，80°C真空烘干。所得硼酸鋅經(jīng)過X-射線晶體衍射儀 檢測，結(jié)構(gòu)式為2Zn0 3B203 3. 5H20，粒徑為602nm。實施例7:
以硼砂、硫酸鋅為原料配制0. 30mol/L的硼砂水溶液、0. 30mol/L的硫酸鋅水溶液，按 1 1的摩爾比將上述兩種溶液置于三口瓶中，加入占液體總質(zhì)量的0. 8%的有機修飾劑聚乙 烯醇(平均分子量12-15萬)攪拌均勻后，升溫至60°C，以500轉(zhuǎn)/分鐘的機械攪拌速度持 續(xù)攪拌1. 5h ；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、水洗，80°C真空烘干。所得硼酸鋅經(jīng)過X-射線晶體衍射儀 檢測，結(jié)構(gòu)式為2Zn0 3B203 3. 5H20，粒徑為761nm。 實施例8:
以硼砂、硫酸鋅為原料配制0. 30mol/L的硼砂水溶液、0. 30mol/L的硫酸鋅水溶液，按 1 1的摩爾比將上述兩種溶液置于三口瓶中，加入占液體總質(zhì)量的0. 8%的有機修飾劑聚乙 二醇(PEG-400，平均分子量為380-420)攪拌均勻后，升溫至60°C，以500轉(zhuǎn)/分鐘的機械 攪拌速度持續(xù)攪拌1. 5h ；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、水洗，80°C真空烘干。所得硼酸鋅經(jīng)過X-射線 晶體衍射儀檢測，結(jié)構(gòu)式為2Zn0 3B203 3. 5H20,粒徑為943nm。
權(quán)利要求
1. 一種制備超細硼酸鋅的方法，其特征在于按照如下步驟進行以硼砂、硫酸鋅為原 料配制0. 30-1. 60mol/L的硼砂水溶液、0. 30-1. 60mol/L的硫酸鋅水溶液，按1 :1的摩爾 比將上述兩種溶液混合，加入占液體總質(zhì)量的0. 5-0. 8%的有機修飾劑攪拌均勻后，升溫 至60-95°C，以500轉(zhuǎn)/分鐘的機械攪拌速度持續(xù)攪拌1. 5h ；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、水洗，80°C 真空烘干；所得硼酸鋅的粒徑介于40-950nm ；其中所述的有機修飾劑為聚乙二醇或聚乙烯
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備超細硼酸鋅的方法，其特征在于其中所述的聚乙二 醇為PEG-400，其平均分子量為380-420。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備超細硼酸鋅的方法，其特征在于其中所述的聚乙烯 醇期平均分子量12-15萬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備超細硼酸鋅的方法，其制備方法如下以硼砂、硫酸鋅為原料配制水溶液，按11的比例將上述兩種溶液置于三口瓶中，加入占液體總質(zhì)量的0.5-0.8%的有機修飾劑聚乙二醇(PEG-400，平均分子量為380-420)或聚乙烯醇(平均分子量12-15萬)攪拌均勻后，升溫至60-95℃，以500轉(zhuǎn)/分鐘的機械攪拌速度持續(xù)攪拌1.5h；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、水洗，80℃真空烘干。本發(fā)明制備的硼酸鋅的結(jié)構(gòu)式為2ZnO·3B2O3·3.5H2O，粒徑在40-950nm之間；產(chǎn)物的顆粒粒徑小，尺寸分布均勻，且反應(yīng)條件易于控制、成本低，制備工藝簡單，流程簡便，符合工業(yè)化生產(chǎn)的要求。
文檔編號C01B35/12GK102060306SQ201110000900
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者于洋, 廖喜慧, 殷恒波 申請人:江蘇大學(xué)