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无机添加型阻燃剂低水合硼酸锌的制备一、实验目的1了解低水合硼酸锌的性能和用途。
2掌握用氧化锌制备低水合硼酸锌的原理和方法。
二、实验原理1.主要性质和用途低水硼酸锌（low hydrate zinc borate）的商品名称为非法Firebrake ZB。
本品系白色细微粉末，分子式2ZnO·3B2O3·3.5H2O，相对分子质量436.64，平均粒径2~10μm，相对密度2.8。
它是一种无机添加型阻燃剂，具有热稳定好，既能阻燃、又能消烟并能灭电弧等特点。
其中最突出的特点是在35℃高温下，仍保持结晶水，这一温度高于多数聚合物的加工温度，这样拓宽了ZB使用范围。
ZB的折射率为1.58，此值与多数聚合物折射率相近，因此树脂经阻燃剂处理后仍然保持其透明度。
在多数情况下，ZB可有效的单独作阻燃剂使用，但由于它与氯、氢、氧化锑及氢氧化铝等都有协同反应，因此复合使用效果更好。
它与国内使用的阻燃剂氧化锑相比，具有廉价、毒性低、发烟少、着色度低等许多优点。
ZB已被广泛用于许多聚合物，如PVC薄膜、墙壁涂料、电线电缆、输送皮带、地毯、汽车装潢、帐篷材料、纤维制品等阻燃。
2.制备原理和方法低水合硼酸锌工业生产方法主要有：硼砂—锌盐合成法；氢氧化锌—硼酸合成法；氧化锌—硼酸合成法。
氧化锌硼酸合成法和另外两种方法相比，具有工艺简单、易操作、产品纯度高等优点，母液可循环使用，无三废污染等。
实验室制备低水合硼酸锌一般采用这种方法，其化学反应方程式为：ZnO+H3BO3→2ZnO·3B2O3·3.5H2O+H2O三、主要仪器和药品四口烧瓶（250ml）、烧杯（250ml、500ml）、温度计（0~100℃）、抽滤瓶（500ml）、布氏漏斗、真空泵、电动搅拌机、电热鼓风干燥箱等。
硝酸锌(化学纯试剂)、氢氧化钠(化学纯试剂)、氧化锌（化学纯试剂）、硼酸（化学纯试剂）、蒸馏水。
四、实验内容量取40ml水加入四口烧瓶中，搅拌下加入27.5g硼酸，待溶解后再加入12.5g氧化锌，并不断搅拌，加热升温至80~90℃，反应3~4h。
硼系阻燃剂来源:世界化工网全文请访问:/睡过站了硼酸锌是最广泛用于塑料的阻燃剂之一。
从经济角度讲可部分代替价格昂贵的三氧化二锑用于PVC，聚酯和某些烯烃塑料的阻燃。
偏硼酸钡和含磷话和我或某种含卤化合物复合使用时，可有效代替40%~90%的Sb2O3，一般用于油漆，塑料和橡胶的阻燃。
另外，硼酸的钠，钙，铅盐以及四氟硼酸锌四胺的钠，钾盐作阻燃剂。
表4-12列出了硼酸阻燃剂的一般应用。
这里我们只重点介绍硼酸锌，其他硼酸产品暂不做介绍一．硼酸锌的生产方法硼酸锌的生产方法主要有如下三种:1.硼砂——锌盐法这是目前工业生产低水合硼酸锌的主要方法，即以硼砂和硫酸锌为原料，在水溶液中加热搅拌来合成。
其操作是首先将硫酸锌和水加入反应器红配成溶液，开始升温，在剧烈搅拌下投入Na2B4O7·10H2O和ZnO，在大于70℃温度下保湿，继续搅拌维持发宁5~7h，然后冷却，过滤，用温水洗涤滤饼，再于100~110℃干燥的成品，反应式为：3.5ZnSO4+3.5Na2B4O7+0.5ZnO+10H2O→2（2ZnO·3B2O3·3.5H2O）+3.5Na2SO4+2H3BO8在合成过程中需要控制的操作条件是：①液固比的选择，液固比太高，产品组成会变为ZnO·B2O3·2H2O；也古币江东6.5，反应物料就较粘稠，不利于操作，故一般采用液固比7.4左右为宜②反应时间的选择，如5.5h以前产品组成为ZnO·B2O3·2H2O；5.5h后产品组成才为2ZnO·3B2O3·3.5H2O所以反应时间一般采用6~7h为宜。
③原料配比的选择，只有ZnSO4与Na2B4O7的比例自1:1~1:1.1的范围内变动时，产品组成才是2ZnO·3B2O·3.5H2O，虽然茶农的收率随着配料比的增大而增大，但增大的幅度却不大，因此投料时ZnSO4略过量一些对生产有利。
正因为上述问题，该方法在实际工业应用中并不为关注，文献的报道也不多见。
（２）硼砂－锌盐复分解法［２－６］该法采用硼砂和硫酸锌等锌盐为原料，来源丰富且相对便宜，但在反应过程中生成硫酸钠和硼酸两种副产物，由于二者均溶于水，使得后处理工序变得复杂。
关于两种副产物的分离，可以采用含多羟基类物质的有机溶液对硼酸进行萃取，也可以用浓缩结晶法将二者分离，此方法如果能有效将副产物进行分离，实际并不产生废水，只是在初期投资方面设备的投入比较大，比较适合规模化生产。
该路线最初为美国硼砂和化学品公司的专利方法，近年也陆续有一些在此工艺基础上加以改进的报道，笔者认为，随着市场上对无毒高性能阻燃剂的关注加大和应用研究的拓展，该路线可能值得进一步关注，笔者对此工艺也进行了初步探索，发现此工艺可能在产品的粒径分布和白度控制方面有更为突出的表现，因为这也是应用者非常关注的问题。
（３）氧化锌－硼酸法［７－９］该路线避免了氢氧化锌－硼酸路线的原材料来源的问题，与硼砂—锌盐法相比具有工艺简单、工序少、产品单一等优点；母液可直接循环使用，无三废污染，符合当今要求环保的趋势，因此多见报道，但硼酸的价格较贵，而且由于氧化锌本身在纯度方面的控制难度，使得该工艺实际上在成本和质量的控制方面难以兼得。
另外值得一提的是，低水硼酸锌被大量用于高分子材料作为阻燃剂应用，但由于无机粉体与有机高聚物往往相容性差，添加于高分子材料中后，对制品的加工性能和机械性能等影响比较大［１０］。
因此，在实际应用过程中，硼酸锌产品一般需要进行表面改性，有关其表面改性的报道目前还不多见，常用的表面改性处理办法有干法和湿法两种。
干法改性一般用有机硅硼酸锌的制备及其在塑料中的应用陈伟勤 张祖华 广州华立颜料化工有限公司 ５１０７６０硼酸锌的组成随合成工艺的不同而变化，目前最广泛使用的是２３３５型，其组成通常表达为２ＺｎＯ·３Ｂ２Ｏ３·３．５Ｈ２Ｏ，它自２０世纪７０年代由美国硼砂和化学品公司首先开发成功后［１］，由于其具有阻燃效果好、失水温度高达３００℃以上、折射率与常用树脂接近可用于透明制品和价格低廉等优点，其在高分子材料等领域的应用受到越来越多的关注。
.综合化学实验实验讲义有机化学教研室编制实验一 醋酸正丁酯的制备一、实验目的1 掌握醋酸正丁酯合成的原理和方法；2 学习通过恒沸物除去反应体系中水分的方法。
二、实验原理醋酸正丁酯是一种良好的有机溶剂，可以应用于人造革、医药、塑料及香料等工业，并可以用作萃取剂和脱水剂。
醋酸正丁酯通过酯化反应由醋酸和正丁酯制备，加入极少量的浓硫酸作为催化剂。
CH3COOH +CH 3CH 2CH 2CH 2OH 浓硫酸CH 3COOCH 2CH 2CH 2CH 3+H 2O通过将体系中形成的副产物水除去，可以提高酯化反应的转化率。
利用乙酸正丁酯-正丁醇-水形成恒沸物，可以通过分水器将反应过程中形成的水分分出，促进酯化反应平衡向右移动，提高反应的转化率。
三、实验方法250 ml 的四口烧瓶中加入27.9 m l 正丁醇和14.4 ml 醋酸再加入10滴浓硫酸，反应装置装上分水器和回流冷凝管。
可以在分水器中预先加入少量水，使水面略低于支管口的位置。
开始加热回流，并记录分出水的体积。
约40分钟后至体系中不再有水分分出为止，停止加热。
计算分出的水分，并与理论应分出的水量进行比较。
冷却后将分水器中酯层和烧瓶中的反应物一起倒入分液漏斗，用20ml 水洗涤，分出水层。
酯层再用25m l 浓度为10 wt%的碳酸钠溶液洗涤至中性，分出水层。
将酯层再用20 ml 水洗涤，分出水层。
酯层用无水硫酸镁干燥。
干燥好的酯层经蒸馏，收集124-126 ºC 的馏分。
称重，计算产率。
四、注意事项1. 实验中使用的作催化剂的浓硫酸不可过量，以免引起有机物碳化脱水等；2. 控制体系的回流温度3. 反应产物洗涤过程五、思考题1. 影响反应产物转化率的主要因素有哪些？实验中是如何提高反应的转化率的?2. 分水器使用的原理及方法?3. 反应过程中如何除去水分的?4. 怎样计算反应完全时分出的水量？酯化反应时为何要加过量的酸或碱?5. 乙酸丁酯有哪些应用?实验二 苯乙烯-马来酸酐共聚物的合成一、实验目的1 学习自由基聚合的原理和沉淀聚合方法；2 掌握苯乙烯-马来酸酐共聚物的合成方法。
阻燃剂低水硼酸锌的微波水热合成
与表征
阻燃剂低水硼酸锌的微波水热合成与表征
阻燃剂低水硼酸锌（ZnB_2O_4·2H_2O）是一种重要的烷基膦酸盐。
它具有优异的热稳定性、电绝缘性和耐火性能，是用于制造阻燃材料的重要原料，因此在工业应用中具有广泛的应用前景。
然而，由于市场上大多数硼酸锌的水分是过高的，当用于生产阻燃材料时，会对性能产生不利影响，因此，制备低水分硼酸锌已成为当前研究热点。
近年来，微波水热法已被证明是一种有效的方法，可以有效地合成出高性能的硼酸锌粉末。
微波水热法使用含有硼酸和锌酸的水溶液作为原料，将其加热到一定温度，然后在微波高能场的作用下，硼酸锌就会快速沉淀出来。
本实验的主要目的是利用微波水热法合成出低水分硼酸锌粉末，并对其进行表征。
为了达到这一目的，本实验采用了以下步骤：
（1）准备原料：根据所需低水分硼酸锌的特性，选择了相应浓度的硼酸和锌酸溶液，并将其调制成所需的溶液；
（2）微波水热合成：将调好的溶液加热到70℃，然后在微波高能场的作用下，硼酸锌就会快速沉淀出来；
（3）产物分离：将产物沉淀物分离出来，用离心机将悬浮液过滤，最后用无水乙醇将其脱水；
（4）表征：根据X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等分析技术，对所得产物进行分析，以确定其结构和性质。
本实验结果表明，采用微波水热法合成出的低水分硼酸锌粉末具有良好的粒度分布和粉末结构，XRD结果表明，产物为单一的硼酸锌结构，FTIR结果表明，产物中存在硼-氧键和锌-氧键。
综上所述，该实验表明，采用微波水热法成功合成出了低水分硼酸锌粉末，并对其进行了表征。
应用化学实验复习两型表面活性剂十二烷基甜菜碱的制备一、实验原理烷基甜菜碱是甜菜碱分子中的一个甲基被长链烷基取代后的产物： OCH 3N +CH 3C H 3O - O CH 3N +CH 3R O -式中R 为C12~C18的长链烷基。
本实验从十二烷基开始，与甲醛和甲酸发生还原氨基化（Leuckart 反应），生成二甲基十二烷基胺，后都在与乙酸进行季胺化反应，生成产物十二烷基甜菜碱。
RCH 2NH 2+HCHO →RCH 2NHCH 2OH →RCH 2N=CH 2+H 2ORCH 2N=CH 2 +HCOOH →RCH 2NHCH 3+CO 2RCH2NHCH 3+HCHO →RCH 2N(CH 3)CH 22N +(CH 3)=CH 2+H 20RCH 2N+(CH 3)=CH 2+HCOOH →RCH 2N(CH 3)2+C02+H +在此过程中尚有shiff 碱的异构化反应，最后水解生成醛，因而会影响产品质量，降低收率。
RCH=NCH 3+H 2O+RCHO+CH 3NH 2以脂肪叔胺为原料可合成不同的表面活性剂。
本实验总反应：n-C12H25N(CH3)2+2CO2+2H20n-C12H25N(CH3)2+ClCH2+NaCl二、实验操作1、十二烷基甜菜胺的制备：向装有电动搅拌和滴液漏斗的三颈瓶中加入9.3g（11.5ml，0.05mol）十二烷基胺和13ml95%的乙醇，在不高于30度的温度下缓慢加入13ml（0.29mol）85%甲酸，开始时有白烟冒出，滴加完毕后升温至40度，并保持在该温度下滴加11ml37%甲醛溶液，滴加完毕后，取下滴液漏斗，换上回流冷凝管，升温至回流温度，至反应没有二氧化碳放出。
冷却，用10%氢氧化钠溶液调节反应混合物至略碱性，注意观察：溶液浑浊--------变清------浑浊，这是实验成功与否的关键用50---60ml氢氧化钠，移入分液漏斗，分层。
2、十二烷基甜菜碱的制备：反应装置和1相同，加入3.8g氯乙酸，在冷却和搅拌下慢慢滴入由1.6gNaOH和23ml水配成的溶液，然后滴入以上制的的二甲基十二烷基胺。
2012.11.13-2012.11.15无机添加型阻燃剂低水合硼酸锌的制备薛风驰（0909401040）（苏州大学材料与化学化工学部09级化学类专业）摘要：用氧化锌-硼酸法制备低水合硼酸锌，并进行成分分析。
关键词：低水合硼酸锌、氧化锌、EDTAAbstract:.Prepare low hydrated zinc borate with ZnO-H3BO3method and analyze it.keyword:low hydrated zinc borate zinc oxide EDTA1、前言低水合硼酸锌，商品名称“Firebrake ZB”,是一种无机添加型阻燃剂。
这种阻燃剂是一种白色细微粉末，分子式为2ZnO·3B2O3·3.5H2O，相对分子质量为436.64，平均粒径2~10μm，相对密度为2.8。
硼酸锌中的锌有38%以氧化锌或氢氧化锌的形式进入气相，对可燃性气体进行稀释，降低其燃烧速率。
同时硼酸锌与卤化物作用在高温下形成卤化锌，可以覆盖于可燃物表面隔绝空气、抑制可燃气体的产物并阻止氧化和热辐射作用。
当硼酸锌加入卤素高分子材料中后，在燃烧过程中形成的BX3进入气相与水蒸汽作用形成卤化氢，可以阻止自由基间的链反应，也起到阻燃作用。
作为高效性添加型阻燃剂，其在较高的温度入350℃下仍然保持结构中的结晶水。
因此与目前使用的其他阻燃剂相比，低水合硼酸锌有更广阔的应用领域。
同时，与常用的阻燃剂氧化锑相比，低水合硼酸锌具有廉价、毒性低、发烟少、着色度低等优点，已广泛应用于PVC 薄膜、墙壁涂料、电线电缆、地毯等材料的生产与加工中，产生较好的阻燃效果。
低水合硼酸新的生产方法包括硼砂-锌盐合成法、氢氧化锌-硼酸合成法、氧化锌-硼酸合成法等。
其中氧化锌-硼酸合成法由于工艺简单、易操作、产品纯度高等优点，同时母液可循环使用、无“三废”污染被广泛使用。
本实验通过氧化锌-硼酸法制备低水合硼酸锌，并测定其锌含量、结晶水含量。
硼酸锌的性质、制备及阻燃应用张月琴,叶旭初(南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009)摘要:硼酸锌是最早的无机阻燃剂之一,具有热稳定性好、毒性低和消烟等良好的特点。
综述了硼酸锌的主要性质、制备工艺和阻燃机理,同时也对硼酸锌与其他无机阻燃剂的复配效应和硼酸锌在各个领域中的应用进行了阐述。
重点介绍了3大类制备硼酸锌的方法:传统的制备工艺由于原料价格较高或后处理工序复杂而存在弊端;超细硼酸锌的制备对硼酸锌的粒径要求比较高,但是由于其性能比较好,是目前研究的主要对象;固相法制备硼酸锌的研究,国外比国内进行得早,也较成熟一点,并指出通过高温烧结得到的硼酸锌是一种含有几种不同结构硼酸锌的混合物。
最后指出了制备晶须状硼酸锌的意义。
关键词:硼酸锌;阻燃剂;阻燃机理;协同效应中图分类号:TQ132.41文献标识码:A文章编号:1006-4990(2007)12-0009-04P ropert y,preparation and flam e retardants application of zinc borateZhang Yueqin,Y e Xuchu(College of M aterials Science and Eng i neering,N anj i ng Universit y of T echno logy,N anjing210009,China)Abstrac t:Z inc borate was one of the p i onee r i norgan ic fl am e re tardan ts.It had the character i sti cs of good t her m a l sta-b ility,l ow-tox icity and no s moke.T his a rtic l e su mm arized the ma i n properti es,preparing pro cesses and i nfla m i ng re tard i ng m echan is m o f zi nc bo ra te.Its app licati on i n d iffe rent fie l ds and cooperati on w ith othe r fl ame retardants w ere a l so descri bed a t the same ti m e.T hree m ajor ki nds of prepar i ng m ethods o f zinc borate were empha tica ll y i ntroduced:Because o f t he h i gh cost o f ra w m a teria l and co m plex post-pro cessi ng procedures,t he trad iti ona lm ethods had d i sadvantages;nano-sized zi nc borate prepa ra tion had much requ irements on parti c l e size,how ever,due to t he produc t c s be tter properties,it w as t he m a i n research ob j ec t;comparing to i n l and,t he resea rch o f so li d phase m ethod was earli er and a little m aturer i n f o re i gn countr i es and m eanwh il e,it a l so ind i cated t hat t he si nte red zinc bo ra te a t h i gh te m perature w as a m i xture o f zi nc borates w ith d ifferent structures.F i nall y,the purport o f prepa ri ng wh i sker zi nc bo ra te w as po i nted out.K ey word s:zi nc borate;fl am e retardants;i nfl am i ng re tard i ng m echanis m;cooperati ng e ffect无机阻燃剂中硼酸锌是最早使用的阻燃剂之一,它最早是由美国硼砂和化学品公司在20世纪70年代开发成功的,简称FB阻燃剂。
2011．11．22-2011．11．24 无机添加型阻燃剂低水合硼酸锌的制备
花鸿宇（0809401124 ）
（苏州大学材料与化学化工学部08级化学类专业）摘要：用氧化锌制备低水合硼酸锌，并进行成分分析。
关键词：低水合硼酸锌氧化锌成分分析
Abstract:.Prepare low hydrated zinc borate with zinc oxide and analyze it.
keyword: low hydrated zinc borate; zinc oxide;analysis
1、前言
低水合硼酸锌，商品名称“Firebrake ZB”,是一种无机添加型阻燃剂。
这种阻燃剂是一
种白色细微粉末，分子式为2ZnO·3B
2O
3
·3.5H
2
O，相对分子质量为436.64，平均粒径2~10
μm，相对密度为2.8。
硼酸锌中的锌有38%以氧化锌或氢氧化锌的形式进入气相，对可燃性气体进行稀释，降低其燃烧速率。
同时硼酸锌与卤化物作用在高温下形成卤化锌，可以覆盖于可燃物表面隔绝空气、抑制可燃气体的产物并阻止氧化和热辐射作用。
当硼酸锌加入卤素高分子材料中后，在燃烧过程中形成的BX
3
进入气相与水蒸汽作用形成卤化氢，可以阻止自由基间的链反应，也起到阻燃作用。
作为高效性添加型阻燃剂，其在较高的温度入350℃下仍然保持结构中的结晶水。
因此与目前使用的其他阻燃剂相比，低水合硼酸锌有更广阔的应用领域。
同时，与常用的阻燃剂氧化锑相比，低水合硼酸锌具有廉价、毒性低、发烟少、着色度低等优点，已广泛应用于PVC 薄膜、墙壁涂料、电线电缆、地毯等材料的生产与加工中，产生较好的阻燃效果。
低水合硼酸新的生产方法包括硼砂-锌盐合成法、氢氧化锌-硼酸合成法、氧化锌-硼酸合成法等。
其中氧化锌-硼酸合成法由于工艺简单、易操作、产品纯度高等优点，同时母液可循环使用、无“三废”污染被广泛使用。
本实验通过氧化锌-硼酸法制备低水合硼酸锌，并对其进行了锌含量、结晶水含量测定。
2、药品和仪器
仪器：三颈烧瓶、磁力搅拌器、恒温水浴、干燥箱、电子天平、马弗炉、滴定管
药品：硼酸、氧化锌、EDTA、氨水、二甲酚橙、醋酸
3、实验方法
实验手段和方法：用EDTA滴定法测定低水合硼酸锌中锌含量，用在马弗炉中灼烧前后质量差测其中结晶水含量。
相关仪器：滴定管、马弗炉、电子天平
4、低水合硼酸锌的制备
量取30mL去离子水加入三颈烧瓶中，搅拌下加6.875g硼酸。
待硼酸全部溶解后，加入3.125g氧化锌，并不断搅拌。
将水浴温度升至80~90℃，反应3h,反应体系冷却至室温后抽滤，滤饼用50mL水分两次洗。
滤饼取出放入干燥箱中在110℃干燥。
5、结果与讨论
1、制备的低水合硼酸锌中锌含量
2、制备的低水合硼酸锌中结晶水含量
6、结果分析
锌的理论含量为65*2/436.64= 0.297728，结晶水的理论含量为3.5*18/436.64 =0.144284。
锌的含量高于理论含量和结晶水的含量低于理论含量均说明产品中含有未反应的ZnO杂质。
参考文献
[1]孙尔康、张剑荣、路建美、黄志斌.综合化学实验.南京大学出版社，2009.。
