下载文档原格式
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。
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。
2022级高三第一学期期中考试化学试卷可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 Zn-65一、单项选择题（前10题每题2分，后6题每题4分，共44分。
每小题只有一个选项符合题意）1．我国在几千年前就把制作乐器的材质分成了八类：金、丝、石、竹、匏、土、革、木。
下列材质的主要成分属于有机高分子的是A．金（代表乐器锣）B．石（代表乐器磬）C．竹（代表乐器笛）D．土（代表乐器埙）2. 亚运会的成功举办、“天宫课堂”的如期开讲、天舟六号货运飞船成功发射、嫦娥五号采回月壤等，均展示了我国科技发展的巨大成就。
下列说法错误的是A．月壤中的3He与地球上的4He互为同位素B．杭州亚运会火炬所用燃料甲醇(CH3OH)为有机物C．发射天舟六号货运飞船的火箭所用推进剂为液氮和液氢D．乙酸钠过饱和溶液析出带结晶水固体并放热的过程涉及物理变化和化学变化3. 化学科学在“国之重器”的打造中发挥着重要作用。
下列有关叙述正确的是A．“墨子号”B．海上首飞的“鲲龙”“生物柴油”相同C．长征五号火箭的箭体蒙皮材料2219-铝合金，可一定程度上减轻火箭的质量D．“奋斗者”号载人潜水器成功坐底，深度10909m，所用硬质合金潜孔钻头属于复合材料中秋节是我国的传统节日之一4. 。
下列关于中秋月饼的说法正确的是A．月饼包装袋内有一小袋的“脱氧剂”，其主要成分是还原铁粉B．月饼中的柠檬酸属于改善口味的一种酸味剂，柠檬酸是一种强酸C．月饼加工过程中的“膨松剂”可用小苏打，小苏打属于碱类D．月饼中的脱氢乙酸钠是一种防腐保鲜剂，含量越高，月饼的质量越好5．港珠澳大桥的设计使用寿命高达120年，主要的防腐方法有：①钢梁上安装铝片；②使用高性能富锌(富含锌粉)底漆；③使用高附着性防腐涂料；④预留钢铁腐蚀量。
下列分析不合理的是A．防腐涂料可以防水、隔离O2，降低吸氧腐蚀速率B．防腐过程中铝和锌均作为负极，失去电子C．钢铁在海水中发生吸氧腐蚀时正极反应为O2＋4e-=2O2-D．方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除6. 苯甲酸常用作防腐剂、药物合成原料、金属缓蚀剂等，微溶于冷水，易溶于热水、酒精。
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。
超细硼酸锌的水热法合成及表征司玉成【期刊名称】《《化学工程师》》【年(卷),期】2019(033)011【总页数】4页(P9-11,18)【关键词】阻燃剂; 水热法; 硼酸锌; 三乙胺【作者】司玉成【作者单位】陕西国防工业职业技术学院化学工程学院陕西西安 710300【正文语种】中文【中图分类】TQ13硼酸锌具有阻燃性能好、热稳定性高、粒度细、无毒等优点，常被用作一种高效、环保的无机阻燃剂[1,2]。
目前，国内外在合成硼酸锌方面已做了大量工艺研究工作，这些工作包括反应体系原料比、液固比、晶化时间、晶化温度对合成硼酸锌的影响[3-5]。
随着超细纳米技术的广泛应用，越来越多的材料需要颗粒更细的添加剂以满足其质量和应用上的需要。
因此，阻燃剂的超细化将成为未来研究的必然趋势。
因此，如何进一步优化工艺条件，制备出具有应用开发价值的超细硼酸锌，获得理想的性价比，这是我们急需解决的挑战性课题。
实验以二水乙酸锌和硼酸为原材料，以三乙胺为模板剂，采用水热方法来合成超细硼酸锌，研究了n 硼酸∶n乙酸锌、晶化温度、晶化时间等因素对合成硼酸锌的影响，对产品进行了表征。
1 实验部分1.1 主要原料与仪器硼酸（AR 天津市德恩化学试剂有限公司）；乙酸锌（AR 天津申泰化学试剂有限公司）；三乙胺（AR天津科密欧化学试剂有限公司）。
三口烧瓶、聚四氟乙烯反应釜（30mL）、101-1A型电热鼓风干燥箱、WJ-98 微型加热搅拌器、循环水式真空泵。
1.2 样品表征采用德国BRUKER/AXS 公司D8ADVNCE 型X衍射分析仪对产品晶型结构进行分析、采用日本JEOL 公司JSM-5600LV 型扫描电子显微镜对产品形貌进行表征、采用美国Nicolet 仪器公司AVATAR 360 系列傅立叶变换红外光谱仪对产品结构进行表征。
1.3 硼酸锌的合成预反应：乙酸锌作为Zn 源、硼酸作为B 源、三乙胺（TEA）作为模板剂，按一定的配比分别准确称量各种试剂。
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。
硼酸锌的合成研究进展张亨【摘要】介绍了硼酸锌的用途、物化性质、生产过程和产品标准.综述了近十年来硼酸锌的合成研究进展情况.【期刊名称】《上海塑料》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】4页(P6-9)【关键词】硼酸锌;阻燃剂;性质;工艺;用途;合成【作者】张亨【作者单位】锦西化工研究院,辽宁葫芦岛125000【正文语种】中文【中图分类】TQ128+.540 前言硼酸锌主要用作阻燃剂［1-10］，用于聚氯乙烯、聚烯烃、聚酯、卤化聚酯、聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯、ABS树脂、不饱和聚酯等树脂，以及橡胶、涂料、纤维织物等阻燃处理。
它还用作陶瓷釉药、涂料防霉剂、杀菌防霉剂等，也用于医药、防水织物制造等。
1 物化性质［1-3，5-6，8-10］硼酸锌为无规则（或菱形）白色结晶或淡黄色粉末，分子式2ZnO·3B2O3·3.5H2O，相对分子质量434.69，相对密度2.69，熔点980℃。
在冷水中溶解性极低，在热水中缓慢溶解形成质量分数为1%的B2O3的溶液。
硼酸锌易溶于稀酸、氢氧化钠溶液和二甲基亚砜，不溶于乙醇、正丁醇、苯及丙酮等有机溶剂。
在低于260℃硼酸锌仍能保持其结晶水；温度高于300℃时失去结晶水。
硼酸锌热稳定性较好，无毒，既能阻燃，又能消烟，还能熄灭电弧。
硼酸锌有一系列不同组成的化合物。
其中有七水2ZnO·3B2O3·7H2O、五水2ZnO·3B2O3·5H2O、二水ZnO·B2O3·2H2O、无水ZnO·2B2O3和2ZnO·3B2O3等，主要取决于制备方法的差异。
3.5个结晶水的硼酸锌，实际是3.3～3.7个结晶水的。
如无特别说明，阻燃剂硼酸锌一般就是3.5个结晶水的硼酸锌。
2 生产工艺［1-3，7-12］2.1 复分解法复分解法以硼砂和锌盐（硫酸锌、硝酸锌等）为原料，在水溶液中加热进行反应：硼砂和锌盐原料易得，成本较低，在产品粒度控制上有一定的优势。
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。
硼酸化合物的精细化工产品广泛应用于日用化工、医药、轻纺、玻璃、陶瓷(釉)、搪瓷、冶金、机械、电子、建材、石油化工及军工、尖端技术等各部门的各学科领域中。
随着科学技术和工业生产的x跃发展，消费量在不断扩大和增长。
许多硼化合物(如KB02、caB40?、BzO s、Alz03·B20a)可以用作硅酸盐涂料或磷酸盐涂料的固化剂；氮化硼是超硬、耐高温、耐腐蚀材料；改性偏硼酸钡是一种新型的防锈颜料，有防霉、防粉化、耐热等优良性能；低水合硼酸锌是无机添加型阻燃剂，具有热稳定性高、粒度细及无毒等优点；硼氢化钠、硼氢化捏是很好的储包材料；过硼酸钠广泛用于洗涤助剂，以及消毒、杀菌剂、媒染剂、脱臭剂等。
金属硼化物具有许多独特性能，特别引人注目。
硼能与多种金属形成硼化物，不仅熔点高、硬度大，而且有良好的导电性。
如硼化钙、硼化钥和硼化钡都具有极好的耐热性，低密度及高强度等性能，广泛用于轻质耐热合金、热阴极及阂温热电偶材料。
硼化铝具有良好的耐热性，半导体及吸收中子能力较强，用于制造半导体及原子反应堆材料。
硼化钥、硼化钨具有较好的耐热性及较高的导热能力，可作为精密铸型材料及耐热合金。
硼化钦、6B化铬具有较高的强度及耐磨性，可作为金属切削工具、钻头及喷嘴材料等。
碳化硼最吸引入的性质是质量轻，具有抵抗穿甲弹穿透热压涂层或整体防层的能力。
作为军舰和直升机等的陶瓷徐层，在现代战争中发挥了独特作用。
一、过硼酸钠过硼酸钠的用途很广，常用作染料显色的氧化剂，织物的漂白和脱脂剂，用作消毒剂、杀菌剂、媒染剂、洗涤剂、脱臭剂、电镀溶液的添加剂、分析试剂、有机合成聚合剂以及制造牙膏、化妆品等。
作为一种优良的漂染剂，用于天然纤维的漂染，性能温和，对织物的损伤小；用于羊皮和皮毛的漂白时，有脱臭作用。
以它作为掺和剂的合成洗衣剂用量少，去垢效果好，洗过的织物富有光泽。
随着洗衣机的普及以及日益严格的环保条例的制定，对合成洗涤剂提出了新的要求，这些都为优良的活性氧载体一一过硼酸钠提供广泛的市场。
硼酸锌微粉的合成及应用
王桂香;张密林;董国君;李玉玲
【期刊名称】《化学工程师》
【年(卷),期】2001(000)003
【摘要】本文介绍了用作阻燃剂的水合硼酸锌微粉的性质,合成方法和应用领域,并对如何制备纳米硼酸锌提出展望.
【总页数】2页(P8-9)
【作者】王桂香;张密林;董国君;李玉玲
【作者单位】哈尔滨工程大学化学工程系,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学化学工程系,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学化学工程系,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学化学工程系,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TQ128+.54
【相关文献】
1.锰锌软磁铁氧体微粉的液相合成研究进展 [J], 张保平;唐谟堂;杨声海;陈艺峰
2.高性能钼酸锌/碱式钼酸锌微粉合成研究 [J], 李延超;李来平;刘燕;刘竞艳;薛建嵘
3.磷酸锌微粉的合成及应用 [J], 林宁;张斌
4.硼酸锌的合成及在阻燃聚烯烃中的应用 [J], 孙佳思;葛钦;杨佳;张亨
5.硼酸锌微粉的合成及应用 [J], 李更辰;张建民;王永强
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
