硼酸锌

372材料导报2008年8月第22卷专辑Ⅺ无机阻燃剂硼酸锌及其协同效应黄中柏，叶旭初，张林进(南京T业大学材料科学与工程学院，南京210009)摘要阐述了硼酸锌的制备及其阻燃机理，说明了硼酸锌在起阻燃作用时，具有冷却、稀释、隔离、抑制链反应的作用。

并详细叙述了硼酸锌在作助剂的情况下，分别在不同体系中的协同效应。

最后，对硼酸锌的前景进行了展望。

关键词硼酸锌机理制备协同效应I nor gani c Fl am e R et ar da nt of Z i nc B or at e a nd I t s Syner gi s t i c E f f ectH U A N G Z hongbai，Y E X uc hu，Z H A N G L i nj i n(School of M at er i al S c i e nce and Engi nee ri ng，N a nj i ng U ni ve r si t y of Technol ogy，N am i ng210009)A bs t ract T h e paper des cr i b es t he m echani s m a nd t he pr epa r at i on of zi n c borat e．I t expl ai ns t hat t he zi n c bo—r at e has coo l i ng，di l ut i on and se gr e gat i onef fec t．W he n i t i s used as a fi r e r et ar dant addi t i ve i n di f f er ent f l am e r e t ar d ant sys t e m s，t he zi n c borat e s ho w s t he syne r gi st i c ef f ect．A t l ast，the paper pr op ose s t he de vel opi ng t r en ds of zi nc bor a t e i n t he fut ure．K ey w or ds zi nc borat e，m e chani sm，pre para t i on，synergi st i c ef f ect0引言随着人们对健康及环境的日益重视，对燃烧时所产生的烟雾的危害性也有了新的认识，在个别发达国家的一些塑料制品中已开始禁用卤素阻燃剂[1|，而目前国内80％以上的阻燃剂为卤素阻燃剂[2]。

具有协同阻燃增效作用 。以硼酸锌代替一部分氧化 锑用于许多阻燃体系 ， 不会降低材料的阻燃等级 ， 却
可降低材料成本 、 生烟量和毒性。
（ ２ ）抑烟 以硼酸锌代替氧化锑 ，可使生烟量 减少 ４ ０ ％， 使某些含卤环氧树脂 的生烟量大幅度下 降。
（ ３ ）促 进炭层 形成 硼 酸锌 有助 于在 材料 燃 烧 时 生成 多孔 炭层 ， 且此 炭层 能 为三氧 化二 硼所 稳定 。
（ Ｍｏ Ｏ ） 、 硼酸锌（ Ｚ Ｂ ） 和 聚磷 酸铵 （ Ａ Ｐ Ｐ ） 的用 量 和配 比对 硬 质 Ｐ Ｖ Ｃ抑 烟 阻燃 性 能 的影 响 和抑 烟 阻燃 组
６ ． ５ Ｐ Ｖ Ｇ合金
分对材料裂解产物 的影响 ， 并探讨 了抑烟阻燃机理。
明： 三氧化二锑 、 三聚氰胺等 ４ 种 阻燃剂使 Ｐ Ｖ Ｃ热 解燃烧的产烟量大幅度增加 ， 促进 Ｐ Ｖ Ｃ热解燃烧失 重； 红磷 、 氢 氧 化镁 等 ４种 阻 燃 剂对 Ｐ Ｖ Ｃ热 解 燃烧 的产烟量及燃烧失重影响较小 ； 硼酸锌使 Ｐ Ｖ Ｃ热释 放速率峰值降低 、 质量损失速率减小 、 热释放速率峰 值 出现的时间推迟。 随着氢氧化镁 、 十溴二苯乙烷在 Ｐ Ｖ Ｃ中含量 的增加 ， 其燃烧产烟量减少。氢氧化镁 的量对 Ｐ Ｖ Ｃ燃烧失重速率和失重量影响明显。 三氧 化二锑和氢氧化镁混合 、十溴二苯乙烷和聚磷酸铵 混合阻燃对 Ｐ Ｖ Ｃ热解燃烧 的产烟影响较小 ， 而三氧
仪 研 究 了 阻燃 剂 对 Ｐ Ｖ Ｃ燃烧 产 烟 的影 响 。结 果 表
此外 ， 在高聚物燃烧温度下 ， 硼酸锌还可与氢氧化铝 生成类似玻璃 、 陶瓷等硬质多孔残渣 ， 有利于隔热和
阻止 空气扩 散人 材料 内部 。 （ ４ ）抑 阴燃 和 防止 生 成熔 滴 在 很 多树 脂 中 ， 硼酸锌不仅可抑制阴燃 ， 而且可减少高温熔滴 ， 即减 少 危 险 的引燃 源 。

磷、氮、硼系列阻燃剂--硼酸锌
一、概述
硼系阻燃剂是最早使用的阻燃剂之一，亦是重要的无机阻燃剂，其特点为热稳定性好，毒性低，消烟，与其它阻燃剂复配效果良好，添加后明显减少材料燃烧烟浓度，与含卤类阻燃剂，三氧化二锑复配效果明显，广泛应用于PVC电缆、PE、EVA、PET、PBT、尼龙、不饱和聚酯、环氧树脂、聚酰亚胺及各种防火涂料中.
二、性能指标：
项目
规格
三氧化二硼（B2O3）%
45～48
氧化锌（ZnO）%
37.5～40.0
灼烧减重%
13.5～15.5
脱结晶水温度℃
பைடு நூலகம்250～300
平均粒径D50 um
3~5
水份%
≤1.0
备注：符合欧盟RoHS指令。
三、应用范围：
应用于PVC电缆料、PP、PE、EVA、不饱和聚酯，环氧树脂、天然橡胶、合成橡胶、氯丁橡胶、膨胀性防火涂料及堵料……等。

化学品安全技术说明书产品名称: 硼酸锌按照GB/T 16483、GB/T 17519 编制修订日期: 2019年08月15日最初编制日期: 2019年08月15日版本: 1.0第1部分化学品及企业标识化学品中文名：硼酸锌化学品英文名：Zinc Borate企业名称：可替换企业地址：可替换传真：可替换联系电话：可替换企业应急电话：可替换产品推荐及限制用途：For industry use only.。

第2部分危险性概述紧急情况概述：无资料GHS危险性类别：危害水生环境——急性危险类别 1危害水生环境——长期危险类别 1标签要素：象形图：警示词：警告危险性说明：H400 对水生生物毒性极大。

H410 对水生生物毒性极大并具有长期持续影响。

防范说明：•预防措施：•P273 避免释放到环境中。

•事故响应：•P391 收集溢出物。

•安全储存：•无•废弃处置：•P501 按当地法规处置内装物/容器。

物理和化学危险：无资料健康危害：无资料环境危害：对水生生物毒性极大。

对水生生物毒性极大并具有长期持续影响。

第3部分成分/组成信息第4部分急救措施急救：吸入: 如果吸入，请将患者移到新鲜空气处。

皮肤接触: 脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。

如有不适感，就医。

眼晴接触: 分开眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。

立即就医。

食入: 漱口，禁止催吐。

立即就医。

对保护施救者的忠告：将患者转移到安全的场所。

咨询医生。

出示此化学品安全技术说明书给到现场的医生看。

对医生的特别提示：无资料。

第5部分消防措施灭火剂：用水雾、干粉、泡沫或二氧化碳灭火剂灭火。

避免使用直流水灭火，直流水可能导致可燃性液体的飞溅，使火势扩散。

特别危险性：无资料。

灭火注意事项及防护措施：消防人员须佩戴携气式呼吸器，穿全身消防服，在上风向灭火。

尽可能将容器从火场移至空旷处。

处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中发出声音，必须马上撤离。

隔离事故现场，禁止无关人员进入。

Abstract:Zincboratewasoneofthepioneerinorganicflameretardants.Ithadthecharacteristicsofgoodthermalstability, low-toxicityandnosmoke.Thisarticlesummarizedthemainproperties, preparingprocessesandinflamingretarding mechanismofzincborate.Itsapplicationindifferentfieldsandcooperationwithotherflameretardantswerealsodescribed atthesametime.Threemajorkindsofpreparingmethodsofzincboratewereemphaticallyintroduced:Becauseofthehigh costofrawmaterialandcomplexpost-processingprocedures, thetraditionalmethodshaddisadvantages;nano-sizedzinc boratepreparationhadmuchrequirementsonparticlesize, however, duetotheproduct′sbetterproperties, itwasthemain researchobject;comparingtoinland, theresearchofsolidphasemethodwasearlierandalittlematurerinforeigncountries andmeanwhile, italsoindicatedthatthesinteredzincborateathightemperaturewasamixtureofzincborateswithdifferent structures.Finally, thepurportofpreparingwhiskerzincboratewaspointedout. Keywords:zincborate;flameretardants;inflamingretardingmechanism;cooperatingeffect

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。

. 在无机阻燃剂中 , 三氧化二锑消耗量较大 , 但
因其不能抑烟又具有一定的毒性, 因而其使用受到 一定的限制 . 目前 , 阻燃技术出现了非锑化趋向 , 能 部分或全部取代三氧化二锑的阻燃 剂主要有硼酸 锌、 锡酸锌、 钼化 合物等
[ 2]
. 据统计, 发生火灾造成
的死亡事故中, 80 % 以上是材料燃烧产生的浓烟和 有毒气体造成的 . 因此 , 阻燃剂除应具有优良的阻燃 效果外 , 低毒、 低烟也是其必不可少的性能 . 硼酸锌作为一种环保无机阻燃剂 , 具有无毒、 无 污染、 阻燃及抑烟的优良 性能, 特别 低水合硼酸锌 ( 2ZnO 3B2 O3 3 . 5 H 2 O) 问世后, 逐步得到了广泛 应用. 硼酸锌与其他阻燃剂 ( 三氧化二锑、 氢氧化铝 等 ) 复配使用 , 可显著地提高其抑烟、 阻燃性能, 有 着良好的市场前景
成的碳化物中含有原来 80 % 的硼及 62 % 的锌, 锌催 化 PVC 脱氯化氢 , 使 PVC 交联成碳层, 2ZnO 3B2 O3 M echan ism and App lication of 2ZnO
3B2 O3
3 5H2 O as F ire Re tardan t
SONG Zhen xuan
[ 8]
3 . 5H 2O 与含卤素材料 如含溴的聚酯、 尼龙、 环氧 树脂可起协同增效阻燃作用
[ 10 ]
; 它在非卤烯、 苯乙烯、 聚氯乙烯、 环氧树脂、 丙烯酸酯、 合成橡胶中与氢氧化铝也能起 协同阻燃抑烟作用 , 并可提高填充料的性能 , 抑制滴 落, 提高其机械性能 . 2ZnO 3B 2O 3 3 . 5H 2 O 与 Sb2O 3 和 A l( OH ) 3 同时复配 , 可降低 Sb2O 3 的用量, 而阻 燃效果 更好. 因此在 不饱和聚 酯、 环 氧树脂、 PBT、 PET、 PA、 聚砜、 聚苯醚、 乙烯 - 醋酸乙烯共聚物、 乙 HX+ H # H 2 + X 烯丙烯酸 酯共聚 物、 聚 乙烯、 ABS 、 聚氨酯、 聚 碳酸 酯、 EPDM 、 丙烯酸中甚为广用 . 在硅橡胶、 电缆料含 硅聚合物中单一 2ZnO 3B2 O3 3 . 5H 2 O 本身就是一 种优良的阻燃抑烟剂 参

新世纪硼酸锌在阻燃EVA中的应用的最新进展在本文中，硼酸锌用作EVA-ATH和EVA-Mg(OH)2阻燃体系的协效剂和消烟剂。

通过研究在锥形量热实验过程中的不同时间的EVA-ATH、EVA-ATH/ZB的残余物的固态NMR谱图，可以得出阻燃体系的阻燃机理。

这还证明了在聚合物的加热过程中，ATH 分解成Al2O3延长了点着时间。

此外，在聚合物燃烧期间由ATH就地生成Al2O3是重要的。

同时，硼酸锌的分解产生一层玻璃态的保护层，而玻璃态的保护层是更有效的炭化层。

1 前言聚乙烯类的聚合物应用在许多场合，诸如家庭装饰材料、交通、电力工程应用等。

由于它们的化学结构，这些聚合物极易燃烧，因此，对其中的许多聚合物来说，阻燃是重要的要求。

可以通过几种途径来达到阻燃的目的，其中之一是添加助剂。

迄今为止，卤素共混物已大量使用。

但是卤素共混物燃烧时产生的腐蚀性、有毒的气体及烟引起了人们的重视。

由此，一些工业部门，尤其是那些关心大气层的部门、微电子和电线电缆生产商对无卤阻燃剂，例如ATH、Mg(OH)2特别感兴趣。

ATH、Mg(OH)2在接近聚合物的分解温度时，通过吸热分解释放结晶水来达到阻燃目的，而且不存在产生烟和腐蚀性气体的问题。

以往的研究已经证实，在一些聚合物（EVA、PVC、尼龙……）中，尤其是无卤体系中，采用硼酸锌和其它阻燃剂共混有明显的优势。

硼酸锌可作为消烟剂、消残灼剂、消除腐蚀性气体、反跟踪剂，甚至还可作为协效剂。

特别地，在以EVA为基料、填充ATH或Mg(OH)2的阻燃体系中硼酸锌可用作协效剂。

本工作的目的是根据燃烧行为和化学行为来研究BZn在无卤阻燃EVA体系中的作用。

首先，根据标准的氧指数和UL-94测试以及建立在测定不同阻燃体系（EVA/ATH/BZn，EVA/Mg(OH)2/BZn）的氧气消耗量基础上的锥形量热法来确定燃烧行为，从而证明BZn 在这些体系中的作用。

其次，研究阻燃体系的热行为；最后，讨论BZn /ATH的相互作用：分析在锥形量热实验的不同时间产生的样品残余物的固态NMR谱图，可以看出在EVA体系中BZn 与ATH的相互作用。