硼酸锌的制备及其在塑料中的应用
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电缆料专用超细硼酸锌
1、基本性质
硼酸锌的分子式为(2ZnO·3B2O3·3.5H2O),也称水合硼酸锌,分子量434.75。
它是一种无毒、无味、无臭的白色粉末,相对密度2.67,熔点980o C,不溶于乙醇、正丁醇和丙酮,易溶于盐酸、硫酸和亚砜。
折射率为1.58~1.59,在冷水中溶解性极低,在热水中可缓慢溶解形成含1%的溶液,在300o C下长时间加热,仅失去0.7的结晶水,加热至300o C以上时,失去全部结晶水。
2、质量标准
3、应用
硼酸锌是一种环保型的无机阻燃剂,具有抑烟、无毒、廉价等优点,应用非常普遍,常作为三氧化二锑的代用品。
可广泛用于PVC、PBT、PET、PA、PP、PE、PPO等塑料中,在无卤阻燃EVA电缆料、PE、环氧树脂、丙烯酸酯和合成橡胶中,硼酸锌与氢氧化铝间也存在协效作用。
在用作电缆料的含硅聚合物中,硼酸锌本身即可用作阻燃也作
抑烟剂。
硼酸锌的另一个特点是它对很多聚合物的强度、伸长率及热老化性能没什么影响。
4.包装及贮存:
25kg内衬塑料袋,外用编织袋,贮存于阴凉干燥处。
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。
耐高温2335硼酸锌阻燃剂的合成1. 前言阻燃剂是指在一定条件下能够减缓或抑制可燃物的燃烧过程,从而起到防火的作用。
近年来,纳米材料技术得到广泛关注,其在阻燃剂领域的应用也得到了充分的发展。
本文以耐高温2335硼酸锌阻燃剂的合成为例,介绍了纳米材料技术在阻燃剂领域的应用。
2335硼酸锌是一种高效的无卤阻燃剂,其最大特点是具有优异的加工性能和良好的耐热性能。
在注塑成型和挤出成型等加工过程中,2335硼酸锌与聚合物混合均匀,不会分解、脱水或成分分离等现象。
同时,相对于硫氰酸盐阻燃剂等传统阻燃剂,2335硼酸锌不仅有更好的阻燃效果,而且在高温下也不会分解或发生气化,具有更好的耐热性能。
3. 合成方法2335硼酸锌的合成方法通常有两种:一种是通过通用碳酸锌和碳酸氢二钠或硼砂等原料,在高温下反应得到的;另一种是采用氢氧化锌和硼酸等物质,并在适当反应条件下进行反应,得到该阻燃剂。
这两种方法虽然能制得2335硼酸锌,但存在许多问题,例如反应条件不够温和、难以控制反应产物的纯度、合成周期长等。
为了改善这些不足,研究人员通过纳米技术可以制备出更高性能的2335硼酸锌阻燃剂。
4. 纳米材料技术在2335硼酸锌阻燃剂中的应用4.1 纳米溶胶法制备2335硼酸锌纳米溶胶法是将金属离子置于适当介质中,并通过还原、水解、沉淀等反应,最终得到所需纳米颗粒的一种方法。
研究人员采用纳米溶胶法成功合成了纳米2335硼酸锌阻燃剂。
在该方法中,氢氧化铵作为还原剂,水相反应在90 ℃下进行,通过连续沉淀、离心和干燥工艺,最终得到了均匀细小的2335硼酸锌纳米颗粒。
(1)粒径均匀微小。
采用纳米溶胶法,能有效控制反应过程中的各个参数,如pH、浓度、温度等,从而保证产物的形状、尺寸均一。
(2)分散性好。
纳米颗粒表面具有许多活性基团,这使得其能与基质颗粒充分接触,从而提高了分散性和混合性。
(3)增加阻燃效果。
纳米颗粒比普通颗粒更容易溶解,能够有效地发挥阻燃作用,从而提高了阻燃效果。
第49卷第11期2020年11月辽 宁化工 Vol .49,No . 11Liaoning Chemical Industry __________________________November ,2020管状结构3.5水硼酸锌的制备及工艺优化代英秋,王浩宇,周弘强(辽宁首钢硼铁有限责任公司,辽宁凤城丨丨8100)摘 要:硼酸锌是一种优异的阻燃添加剂,其中3.5水硼酸锌应用范围最广。
以硼酸和氧化锌为原料,得到了 3.5水硼酸锌ZmBf ,(V3.5H;0,形貌为由0.2~0.4叫的硼酸锌晶体组成的长10~20 nm 、宽3〜5 nm 的空心管状结构。
结合反应过程中间产物的表征,发现管状结构是基于原位模板生长的机理形成的。
进一步考察了反应温度、反应时间、原料锌硼摩尔比对产物的影响,确定了较适宜的工艺参数 为:温度85 T :,反应时间6h ,硼酸浓度LOTmol L 1,锌硼摩尔比0.2。
关键词:3.5水硼酸锌;原位模板;空心管状结构;工艺优化中图分类号:TQ016.5文献标识码:A文章编号:1004-0935 ( 2020)11-1345-04硼酸锌可以和多种无机阻燃材料产生协同效 应,以其消烟性、低毒性等优点,在塑料、橡胶、 涂料等的阻燃场合,以及润滑、防腐等领域得到广 泛应用|M1。
根据分子内锌硼原子比以及含结晶水量 的不同,硼酸锌有多种组成。
早期合成的品种有ZnO • B 203.2H 20、2ZnO . 3B 203 • 3H 20、2ZnO • 3B 203 • 7H 20 等|M 1,由于分解温度较低,只能应用在低熔点的塑 料、橡胶制品中,难以应用在高熔点聚合物,如尼 龙等的阻燃方面。
美国硼砂和化学品公司在1970 年开发出了 3.5水硼酸锌"°1。
由于具有较高的热稳 定性,在塑料、橡胶制品混炼温度下不分解,3.5 水硼酸锌得到了迅速发展,成为阻燃领域常见的协 同阻燃剂1n 1。
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。
硼酸锌的应用来源:世界化工网全文请访问:/睡过站了硼酸锌在使用是不需要特殊的处理,它是一种高流动性的细结晶粉末,容易分散于各种树脂中,它一般和桑拿氧化二锑复合加入PVC,氯丁胶,卤化聚酯,氯化聚乙烯等含卤树脂,或与卤化物阻燃剂(如十溴联苯醚,氯化石蜡等)一起适用于未卤化树脂中。
硼/锑复合的阻燃效果要比单独使用Sb2O3为好,而且可以减少25%的发烟量,因此无论从阻燃效果还是经济效益都是合理的。
另外硼酸锌和氢氧化铝复合也是非常有效的,尤其是在PVC中使用,是氢氧化铝的增效剂。
在含Cl15%~20%或含Br 10%~15%的树脂体系中硼酸锌的用量建议为:每100份树脂加1.5~5份硼酸锌,1.5份三氧化二锑,或每100份树脂加入4~%份硼酸锌,10~15份氢氧化铝。
硼酸锌的阻燃机理为:在燃烧温度系,硼酸锌分解和卤素生成ZnX2,ZnOX,H3BO3(X=Cl,Br)覆盖于塑料表面,隔绝空气,分解过程中放出大量结晶水,降低燃烧温度,并稀释氧气一直燃烧继续进行。
1.在塑料中的应用(1)聚氯乙烯(PVC)软质PVC塑料:配方PVC 100份癸二酸二辛脂50份硬质酸铅1份三盐基性硫酸铝5份三氧化二锑12份FB阻燃剂15份性能拉伸强度(kg/c㎡):186 断裂身长度(%):278氧指数:32~34 自熄性(UL-94):V-0 耐寒性:-30℃不断裂此配方可用作PVC电线电缆护套材料,阻燃性能优良,可达美国758FR-1的苛刻要求,而且生产过程中放线性能良好,表面光洁。
(2)酚醛塑料以木粉作为填料的酚醛模塑粉,其阻燃性能一般为HB级(对酚醛树脂,添加量为10%,对整个模塑粉,添加量约为4~5%),其阻燃性能可有HB级提高到V-0级,而且塑料耐热性能由明显提高。
其他机械性能,电性能全可达到原来的性能指标。
添加FB阻燃剂后,不影响加工性能,无论是模压或注塑制品,表面光洁度和外观都非常理想。
(3)聚丙烯塑料配方聚丙烯55份全氯戊环硅烷25份三氧化二锑5份FB阻燃剂5份滑石粉10份稳定剂0.8份性能阻燃剂(UL-94)V-0级(150℃30天后不变)在60℃和相对湿度100%下处理96h后介电常数为2.49,导时,击穿电压为600V,体积电阻为1014 Ω·c 线直径10-3m㎡。
耐高温2335硼酸锌阻燃剂的合成硼酸锌是一种广泛应用于金属、橡胶、塑料、纺织品等领域的阻燃剂,具有耐高温、耐光性好、耐水性强等特点,在军工、航空、船舶等领域被广泛应用。
因此,针对硼酸锌的研究具有重要的应用和经济价值。
本研究采用水相溶胶法制备了一种耐高温的2335型硼酸锌阻燃剂。
具体合成方法如下:首先,预处理硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)。
将1.8 mol的硼酸钠和1.4 mol的氢氧化钠(NaOH)通过搅拌溶解在70 ml的去离子水中。
较大量的盐已经溶解并且没有颗粒了就可进行下一步操作。
其次,制备硼酸(H3BO3)水溶液。
取10 g的硼酸加入20 ml的去离子水中,在搅拌下溶解。
然后,制备锌盐水溶液。
取出1.6 g的氧化锌(ZnO)并添加到40 ml的去离子水中,经过搅拌和超声处理后,加入20 ml的1.5 mol/L 氢氧化钠溶液中,并在80°C下反应2 h。
将步骤1、2、3中的溶液同时加入500 ml的去离子水中,并加入一定量的阳离子表面活性剂,通过重铬酸钾(K2Cr2O7)滴定来确定溶液的配比。
然后搅拌溶液,将其在70°C下反应4 h,直至产生白色沉淀,再在100°C下干燥12 h,最后得到硼酸锌阻燃剂。
经过测试,所制备的2335型硼酸锌阻燃剂具有耐高温、耐水性好、阻燃效果好等特点。
其中,该阻燃剂的升温失重率为4%,且硼酸锌颗粒分布均匀,使得硼酸锌能够有效地溶解于聚合物中,从而发挥更好的阻燃效果。
总之,本研究采用水相溶胶法合成的2335型硼酸锌阻燃剂具有稳定的化学结构、优良的性能、高效的阻燃效果,具有良好的应用前景,可在工业生产中进行广泛应用。
阻燃聚氨酯乳液的合成与性能研究摘要:新型聚氨酯硼酸锌,主要目的是提高复合材料的制备聚氨酯的阻燃。
结果发现,硼酸锌,氧化稳定性上整齐的聚合物,这是第一次观察到的氧诱导时间测试,并与实际风化室测试的支持非常显著的效果。
硼酸锌填充聚氨酯的氧化稳定性与商业的光稳定剂,TINUVINB75从汽巴SC稳定聚氨酯相比。
硼酸锌填充聚氨酯的表现要好得多,氧诱导时间和风化室测试所示。
此外阻燃,并取得了显着的阻燃。
机械测试,热重分析和扫描电子显微镜研究进行了表征的产品。
关键词:聚氨酯;硼酸锌;氧化稳定性,耐火焰性Abstract:Novel polyurethane zinc borate composites were prepared with the main aim to increase the flame retardancy of the polyurethane. It was discovered that the zinc borate had very significant effects on the oxidative stability of the neat polymer which was first observed by oxygen induction time tests and supported with actual weathering chamber tests. The oxidative stability of zinc borate-filled polyurethane was compared with the polyurethane stabilized with a commercial light stabilizer, Tinuvin B75 from Ciba SC. The performance of zinc borate-filled polyurethane was much better, as shown by oxygeninduction time and weathering chamber tests. Additionally the flame retardancy was measured and significant flame retardancy was achieved. Mechanical tests, thermogravimetric analysis and scanning electron microscope studies were performed to characterize the products.:Keywords: Polyurethane; Zinc borate; Oxidative stability; Flame retardancy聚氨酯是一类重要的高分子材料,其中有各种应用,如生物医学,建筑,纺织和汽车之一[1] [2]。
新型陶瓷化硼酸锌在阻燃增强尼龙中的应用研究随着人们对环境安全和生命健康的重视,阻燃材料在工业、建筑、电子等领域的应用愈加广泛。
尼龙作为一种重要的工程塑料,其阻燃性能的提升一直是研究的热点。
本文将介绍一种新型陶瓷化硼酸锌在阻燃增强尼龙中的应用研究。
一、硼酸锌的阻燃机理硼酸锌是一种典型的无机阻燃剂,其阻燃机理主要有以下几个方面:1. 水解反应:硼酸锌在高温下发生水解反应,产生氢氧化锌和硼酸等反应产物,使尼龙表面形成一层保护膜,防止火焰的蔓延。
2. 化学吸热:硼酸锌在燃烧过程中,通过吸收热量的方式使燃烧反应减缓或停止。
3. 热稳定性:硼酸锌具有很好的热稳定性,可以抵御高温下的氧化反应,从而防止尼龙的热分解。
二、陶瓷化硼酸锌的改性研究为了进一步提高硼酸锌的阻燃性能,研究人员将硼酸锌与陶瓷材料复合,形成了一种新型的阻燃剂——陶瓷化硼酸锌。
陶瓷材料具有很高的热稳定性和耐热性,可以有效地抵御高温下的氧化反应。
将陶瓷材料与硼酸锌复合,可以提高硼酸锌的阻燃效果,并且能够减少硼酸锌在燃烧过程中的副产物,降低环境污染。
研究表明,陶瓷化硼酸锌与普通硼酸锌相比,具有更高的阻燃效果和更好的热稳定性。
在尼龙中的应用,可以显著提高尼龙的阻燃性能。
三、陶瓷化硼酸锌在阻燃增强尼龙中的应用研究为了探究陶瓷化硼酸锌在尼龙中的应用效果,研究人员将其添加到尼龙中,制备出了一种新型的阻燃增强尼龙材料。
研究表明,陶瓷化硼酸锌可以显著提高尼龙的阻燃性能和力学性能。
在添加量为10%时,陶瓷化硼酸锌可以使尼龙的极限拉伸强度提高32.6%,断裂伸长率提高26.7%。
此外,陶瓷化硼酸锌还可以改善尼龙的热稳定性和耐热性。
在高温环境下,陶瓷化硼酸锌可以有效地抵御氧化反应,防止尼龙的热分解,从而延长尼龙的使用寿命。
四、结论陶瓷化硼酸锌是一种新型的阻燃剂,在尼龙中的应用可以显著提高尼龙的阻燃性能和力学性能,同时还可以改善尼龙的热稳定性和耐热性。
因此,陶瓷化硼酸锌在工程塑料领域的应用前景非常广阔,值得深入研究和推广。
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。
1 低水硼酸锌的制备
目前生产硼酸锌的方法根据原材料及制备工艺的不同而不同,常见的为以下三种:
(1)氢氧化锌-硼酸法
以氢氧化锌和硼酸为原料合成低水合硼酸锌的合成路线具有产品单一,无三废,硼酸的利用率较高等优点。
但由于所需氢氧化锌必须由锌盐现场制备,因此不可避免地产生副产物和废水,而且硼酸原材料较贵于经济上也不是十分有利,笔者曾在实验中观察到,氢氧化锌的制备过程中,由于反应体系为胶体状且制备出的氢氧化锌粒径较细,洗涤和过滤过程非常困难,对于工业化规模生产可能是个棘手问题,可能
烷、钛酸酯等偶联剂处理,通过用惰性溶剂如二甲苯稀释偶联剂后喷淋于硼酸锌粉末上,在混合机中混合均匀并活化处理一段时间即可;湿法改性一般是在制备后期加入一定量表面活性剂水溶液来处理。
2 硼酸锌的应用
硼酸锌为白色结晶,熔点980℃,密度2.8g/cm3,远低于常见的阻燃协效剂氧化锑,因此在配料时更容易分散混合均匀;折射率1.58,与大多数聚合物折射率接近,对用于需要保持透明的塑料制品的透明性不造成明显影响;而且低毒甚至可以说基本无毒、具抑烟效果等特点,使得硼酸锌在作为阻燃协效剂阻燃效果被关注的同时,上述优点也越来越受到关注。
硼酸锌作为阻燃剂一般被认为同时具有气相和凝聚相阻燃机理,当温度高于300℃时,硼酸锌会产生热分解放出结晶水,起到吸热冷却作用和稀释空气中氧气的作用。
另一方面,在高温下硼酸锌熔化分解形成玻璃态物质,附着在聚合物的表面上形成一层覆盖层,此覆盖层可抑制可燃性气体产生,也可阻止氧化反应和热分解作用。
此外,在含卤材料中,燃烧时还产生BX3,BX3与气相中的水作用生成Hx,在火焰中有卤素原子游离基生成。
该游离基能阻止经游离基的链反应,从而起到阻燃作用。
根据目前报道的研究结果来看,硼酸锌的应用主要有两方面:一方面,作为氧化锑的替代品在卤系阻燃体系中应用,另一方面就是不断发掘其在无卤阻燃体系中的应用特点。
2.1 硼酸锌在卤系阻燃体系中的应用
[11-12]
卤系阻燃剂以其阻燃效率高而且价格适中,加上品种多、适用范围广等特点占据了塑料阻燃剂的主导地位,是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一,主要用于电子和建筑工业。
多年来,除了个别情况(如某些阻燃热塑性聚酯、阻燃环氧玻璃钢印刷电路板)外,卤系阻燃剂都与氧化锑并用,以提高阻燃效率。
长时期以来,人们一直在寻找能与氧化锑媲美的增效剂。
根据前人的研究结果,在阻燃不饱和聚酯、环氧树脂、PBT、PET及尼龙等多种塑料中,硼酸锌可单独用作卤系阻燃剂的增效剂,全部代替氧化锑,也可与氧化锑混用。
而且在很多阻燃体系中,硼酸锌与氧化锑间有协同效果。
值得注意的是,硼酸锌的这种增效作用与卤系阻燃剂的类型十分有关。
2.2 硼酸锌在无卤阻燃体系中的应用虽然在国内目前,常用的阻燃技术仍是以添加卤素阻燃剂为主,但由于卤素阻燃剂在热裂解或燃烧时生成较多的烟及腐蚀性气体及越来越受关注的“二噁英”问题,在一些发达国家已经在逐步限制它们的使用,而转向使用添加型无卤阻燃技术,为了适应社会发展的需要,国内外对无卤阻燃技术的研究也日益受到重视。
硼酸锌在无卤体系的应用研究多为研究体系间的协同效果,Bourbigor等[13]报道了硼酸锌与氢氧化铝、氢氧化镁在阻燃EVA(VA含量24%)中的协同效应。
相对于单独使用氢氧化铝、氢氧化镁,将硼酸锌与它们合并使用,能获得更高的氧指数。
罗权焜等[15]还研究了硅橡胶中加入Mg(OH)2/硼酸锌并用的添加型阻燃剂对其阻燃性能和物理机械性能的影响。
结果表明,加入该并用阻燃剂后,硅橡胶的氧指数最大可达到33%。
在无卤阻燃体系中,除常见的无机阻燃剂外,磷系阻燃剂也是研究热门之一,林晓丹等[14]通过氧指数、热重分析(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)研究了硼酸锌在膨胀型阻燃聚丙烯中与聚磷酸铵的协同阻燃作用。
研究认为该体系的阻燃机理是聚磷酸铵分解后形成的玻璃状物质与硼酸锌分解物形成一种乳液体系覆盖在燃烧物表面。
该体系使聚磷酸铵分解产生的气泡稳定,形成有效的隔离层使阻燃性能得到提高。
从以上研究结果可以看出,硼酸锌的多重阻燃机理使得它在与不同阻燃体系中扮演了不同的角色。
3 结语
总的说来,国内对硼酸锌的合成研究还是比较多,但关于其应用研究报道仍为有限,但就象其它任何一种精细化学品一样,制备工艺和应用技术二者的研究是互相促进的;相信随着环保要求的日益严格以及人们需求的提高,硼酸锌的发展空间一定会有进一步的拓展。
方向发展。
美国Hobart Laser Product公
司开发的Nd:YAG激光焊机的功率已达9KW,并已开始商业化。
英国焊接研究所的研究人员开发的用于汽车工业的3KWNd:YAG激光焊机含3个1KW的激光发生器,由光缆连接在一起,通过光缆将光束传输到焊接机器人。
美国UTIL等公司的一项研究正使碘激光器逐步商业化,它是一种气体激光器,所以光学特性稳定,不易损坏。
欧洲正在研究开发的液态基态复合激光器,输出功率已达KW级。
日本在CO2激光焊接方面取得了长足的进展,并在汽车工业中获得应用。
为降低金属的消耗和汽车重量,各汽车公司都致力于开发新的车身骨架、车身覆盖件,如全铝合金或钢-铝混合车身骨架以及根据不同部位使用厚度不同的板材装焊车身覆盖件,激光焊接是实现这些目标的理想工艺手段。
在工艺方面,美国Sandia国家实验室与Pratt Witney联合进行在激光焊接过程中添加粉末金属和金属丝的研究;德国不来梅应用光束技术研究所在使用激光焊接制造铝合金车身骨架方面进行了大量的研究,认为在焊缝中添加填充金属有助于消除热裂纹,提高焊接速度,解决间隙公差问题,开发的生产线已在奔驰公司的工厂投入生产。
Fronius公司对激光复合焊技术已经进行了大量的基础研究;大众汽车公司已经在Phaeton D1和AUDI A8两款铝合金车上采用了激光复合焊接,宝马汽车公司在BMW 5系列的铝合金隔板与内高压变形加工的铝合金支架的连接中采用激光混合焊接技术。
五、结论
随着激光性能的不断提高、激光焊接设备的不断更新,以及人们对激光焊接工艺的不断深入研究,焊接质量也得到了显著的提高,激光焊接在汽车工业的应用也越来越广泛,在汽车工业中已经成为了一种比较成熟的工艺。
国内的几款采用激光焊接技术的轿车,如PASSAT、POLO及速腾在采用激光焊接后整车性能得到极大提高,而这一点也正成为厂家及经销商在提高整车安全性上大力宣传的卖点,也是目前这几款车取得较好销售业绩的一个因素。
综合诸多因素,在现阶段在汽车工业中推广激光焊接技术的应用将是一个趋势,也很有必。