一種製備超細無水硼酸鋅的方法
2023-05-18 16:32:21
專利名稱：一種製備超細無水硼酸鋅的方法
技術領域：
本發明屬於阻燃劑硼酸鋅的製造方法，特別涉及一種製備超細無 水硼酸鋅的方法。
背景技術：
硼酸鋅屬於膨脹系無機阻燃劑，目前已知的晶體構型大約有十
餘種，其中2Zn0 3B203 3. 5H20型(簡稱2335型)硼酸鋅晶體因 具有較少的結晶水含量，以及較高的失結晶水溫度點，而被作為硼 系阻燃劑的代表被廣泛應用。
許多塑料、橡膠在原料混合過程中需要高溫，2335型硼酸鋅的 失結晶水溫度約為290°C，顯著優於其他市售水合硼酸鋅。但隨著
塑料、橡膠、樹脂等有機高分子材料的發展，某些工程塑料及特種 橡膠製品需要在約300。C 400。C範圍內，甚至更高溫度下加工，這
就需要具有更高失結晶水溫度的硼酸鋅。
國內外關於無水硼酸鋅的研究報導很少，美國博拉克有限公司 於1991年申請美國專利US 796289公開了化學式為4ZnO 'BA *H20 型及4ZnO 8203型的製備方法，並稱此類硼酸鋅的失結晶水溫度點 大約為415°C。該公司於1992年11月20申請了中國專利 92113403.7號和後來分案的97102409. X號專利。由於其工藝流的限制，生產周期過長，不利於在實際生產中推廣應用。
發明內容
本發明的發明目的是為了提高目前市售硼酸鋅失結晶水溫度 點較低，不能滿足聚碸、聚醯胺、聚酮、多芳基化合物等高分子聚 合物需要高加工溫度而提出的。即提供一種無水硼酸鋅製備方法。
為實現以上目的，本發明通過以下技術方案實現
該製備超細無水硼酸鋅的方法，其特徵在於該方法以納米級
硼酸鋅和有機溶劑類物質為主要原料，經過如下步驟，製備無水硼
酸鋅晶體顆粒
1 )向納米級硼酸鋅超細粉末中加入2 4倍體積的有機溶劑類物 質，混合均勻
2) 將1)中所述混合物放入真空旋轉蒸發器中，加熱至180~220 °C，調整旋轉速度，令有機溶劑類物質蒸發
3) 向2)中蒸發後殘留的固體粉末中加入無水乙醇，攪拌均勻
4) 離心收穫3)中固體粉末，8(TC恆溫乾燥即得超細無水硼酸 鋅粉末。
其中作為原料的納米級硼酸鋅是指粒徑尺度在5~90nm之間的 無定形硼酸鋅顆粒；或者粒徑尺度在5~90nm之間的近於無定形硼 酸鋅顆粒；或者經X-射線晶體衍射儀檢測，其晶體結構與化學式為 2ZnO 3B203 3.5H20的硼酸鋅標準譜圖相一致，且其一次粒平均 粒徑在20 90nrn之間的超細硼酸鋅。優選化學式為 2ZnO *3B203 '3.5H20的硼酸鋅，且其一次粒平均粒徑在10 60nm之間的納米級2335型硼酸鋅作為其原料。如果選用前期公開的中 國專利200710113285.X中公開的方法製造的硼酸鋅，效果更加 明顯。
作為原料的有機溶劑類物質是指醇類溶劑，特別是丙醇、異 丙醇、正丁醇、異丁醇、異戊二醇中的一種。
其中優選異丁醇作為原料。
本發明的有益技術效果是；生成無水硼酸鋅的操作方法簡便， 易於在各種真空反應釜中實現。反應收率高，經熱失重檢測，其產 物的失結晶水溫點為498°C，能夠滿足高分子聚合物高加工溫度的 需要。無副產物，醇類溶劑及無水乙醇可完全回收，重複使用。與 普通硼酸鋅及中國專利97102409. X所述美國博拉克有限公司的相 關產品相比，失結晶水溫度點高，工藝簡單，能夠工業化大規模生 產製造，具有明顯的推廣應用優勢。
具體實施例方式
下面給出具體的實施例，對本發明的方法進行詳細說明。 實施例1
稱取納米級無定形硼酸鋅100g，加入300ml異丁醇，攪拌混合 均勻。將此混合物置於真空旋轉蒸發器中，油浴條件下加熱並保持 恆溫20(TC。蒸發至固體粉末完全乾燥。回收異丁醇並從真空旋轉 蒸發器中取出乾燥的固體粉末。向此固體粉末中加入100ml無水乙 醇，攪拌混合均勻，離心收穫此固體粉末。將無水乙醇洗滌過的硼 酸鋅粉末在8(TC恆溫條件下乾燥，即可得到無水硼酸鋅固體粉末。收率約95%。 實施例2
稱取化學式為2ZnO 3B203 3.5H20的納米級2335型硼酸鋅 500g，加入1500ml正丁醇，攪拌混合均勻。將此混合物置於真空 旋轉蒸發器中，油浴條件下加熱並保持恆溫180°C。蒸發至固體粉 末完全乾燥。回收正丁醇並從真空旋轉蒸發器中取出乾燥的固體粉 末。向此固體粉末中加入500ml無水乙醇，攪拌混合均勻，離心收 獲此固體粉末。將無水乙醇洗滌過的硼酸鋅粉末在80。C恆溫條件下 乾燥，即可得到無水硼酸鋅固體粉末。收率約93%。
實施例3
稱取納米級2335型硼酸鋅500g，加入1500ml異丙醇，攪拌混 合均勻。將此混合物置於真空旋轉蒸發器中，油浴條件下加熱並保 持恆溫22(TC。蒸發至固體粉末完全乾燥。回收異丙醇並從真空旋 轉蒸發器中取出乾燥的固體粉末。向此固體粉末中加入500ml無水 乙醇，攪拌混合均勻，離心收穫此固體粉末。將無水乙醇洗滌過的 硼酸鋅粉末在8(TC恆溫條件下乾燥，即可得到無水硼酸鋅固體粉 末。收率約92%。
實施例4
稱取納米級2335型硼酸鋅500g，加入1500ml異戊二醇，攪拌混合 均勻。將此混合物置於真空旋轉蒸發器中，油浴條件下加熱並保持 恆溫21(TC。蒸發至固體粉末完全乾燥。回收異戊二醇並從真空旋 轉蒸發器中取出乾燥的固體粉末。向此固體粉末中加入500ml無水離心收穫此固體粉末。將無水乙醇洗滌過的
硼酸鋅粉末在8crc恆溫條件下乾燥，即可得到無水硼酸鋅固體粉
末。收率約90%。 實施例5
稱取納米級無定形硼酸鋅100g，加入300ml丙醇，攪拌混合均勻。 將此混合物置於真空旋轉蒸發器中，油浴條件下加熱並保持恆溫 190°C。蒸發至固體粉末完全乾燥。回收丙醇並從真空旋轉蒸發器 中取出乾燥的固體粉末。向此固體粉末中加入100ml無水乙醇，攪 拌混合均勻，離心收穫此固體粉末。將無水乙醇洗滌過的硼酸鋅粉 末在8(TC恆溫條件下乾燥，即可得到無水硼酸鋅固體粉末。收率約 88%。
實施例6
稱取納米級2335型硼酸鋅500g，加入1500ml異丁醇，攪拌混合均 勻。將此混合物置於真空旋轉蒸發器中，油浴條件下加熱並保持恆 溫20(TC。蒸發至固體粉末完全乾燥。回收異丁醇並從真空旋轉蒸 發器中取出乾燥的固體粉末。向此固體粉末中加入500ml無水乙醇， 攪拌混合均勻，離心收穫此固體粉末。將無水乙醇洗滌過的硼酸鋅 粉末在8(TC恆溫條件下乾燥，即可得到無水硼酸鋅固體粉末。收率 約93%。
權利要求
1、一種製備超細無水硼酸鋅的方法，其特徵在於該方法以納米級硼酸鋅和有機溶劑類物質為主要原料，經過如下步驟，製備無水硼酸鋅晶體顆粒1)向納米級硼酸鋅超細粉末中加入2～4倍體積的有機溶劑類物質，混合均勻2)將1)中所述混合物放入真空旋轉蒸發器中，加熱至180～220℃，調整旋轉速度，令有機溶劑類物質蒸發3)向2)中蒸發後殘留的固體粉末中加入無水乙醇，攪拌均勻4)離心收穫3)中固體粉末，80℃恆溫乾燥即得超細無水硼酸鋅粉末。
2、 按權利要求1所述方法，其特徵在於作為原料的納米級硼 酸鋅是指粒徑尺度在5 90nm之間的無定形硼酸鋅顆粒或者粒徑尺 度在5 90nm之間的近於無定形硼酸鋅顆粒或者其晶體結構與化學 式為2ZnO 3B203 3.5H20的硼酸鋅標準譜圖相一致，且其一次 粒平均粒徑在5 90nm之間的超細硼酸鋅。
3、 按照權利要求1或2所述方法，其特徵在於所說的納米級 硼酸鋅優先選擇化學式為2ZnO 3B203 3.5H20的且其一次粒平 均粒徑在10 60nrn之間的納米級2335型硼酸鋅。
4、 按權利要求1所述方法，其特徵在於所說的有機溶劑類物 質是指丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、異戊二醇中的一種。
5、按照權利要求1或4所述方法，其特徵在於所說的有機溶 劑類物質優先選擇異丁醇。
全文摘要
一種製備超細無水硼酸鋅的方法，該方法以納米級硼酸鋅和有機溶劑類物質為主要原料，經過如下步驟，製備無水硼酸鋅晶體顆粒。1.向納米級硼酸鋅超細粉末中加入2～4倍體積的有機溶劑類物質；2.將1所述混合物放入真空旋轉蒸發器中，加熱至180～220℃，調整旋轉速度，令有機溶劑類物質蒸發；3.向2中蒸發後殘留的固體粉末加入無水乙醇，攪拌均勻；4.離心收穫3中固體粉末，80℃恆溫乾燥即得超細無水硼酸鋅粉末。本發明的優點是生成無水硼酸鋅的操作方法簡便，易於在各種真空反應釜中實現。反應收率高，產物的失結晶水溫點為498℃，能夠滿足高分子聚合物高加工溫度的需要。無副產物，醇類溶劑及無水乙醇可完全回收，重複使用。
文檔編號C01B35/00GK101514002SQ200910014458
公開日2009年8月26日 申請日期2009年2月27日 優先權日2009年2月27日
發明者同 司, 甄曰菊 申請人:甄曰菊