五氧化二锑分散液的制备方法 【技术领域】
本发明属于化工材料制备技术范围，特别涉及可用作特殊阻燃剂、催化剂、表面处理剂的一种五氧化二锑分散液的制备方法。
技术背景
US38605823、US3994325、US4348301、US4351741、US5008036、US6040371、EP134708、CN1074945公开报道的是用不同原料或方法制备以水为介质的五氧化二锑分散液，其中US3994325、US6040371、US5008036与本发明相近。US3994325公开报道的制造五氧化二锑的方法是将三氧化二锑与脂肪聚羟基醇混合，用过氧化氢氧化，得到一种胶态五氧化二锑。这种产品的表面活性大，分散欠佳。US5008036公开报道的方法是在有或者没有稳定剂的情况下，三氧化二锑水淤浆与过氧化氢反应，然后加入稳定剂，浓缩制得胶态五氧化二锑。所用稳定剂是链烷醇胺、链烷醇胺盐、α-羟基羧酸或聚羟基醇。该专利所用的稳定剂极性强，与水分子间的作用力大，反应混合液粘度高，不利于传热，浓缩时能耗大、速度慢。产物粘度高，在极性有机溶剂中分散不好，易凝聚或凝胶。US6040371公开报道的方法是在五氧化二锑溶胶中加入磷酸，分散均匀，加入链烷醇胺，然后浓缩至五氧化二锑含量大于50％；或者加入磷酸后先浓缩至五氧化二锑含量大于35％，然后加入链烷醇胺，再浓缩至五氧化二锑含量大于50％。在其实施例中，所用稳定剂是三乙醇胺和二乙醇胺，它们与水分子间的作用很强，特别是二乙醇胺，作用更强；磷酸含三个羟基，也会增大分散体系粘度，因此存在着与US5008036相同的缺陷和不足。另外，磷酸是中强无机酸，游离的酸会对金属设备有一定的腐蚀作用。
US5182048、KR2003017197-A公开报道制备五氧化二锑固体胶粒方法，粒径达到微米级。合成纤维地喷丝孔径可细至0.15μm，甚至更小，因此粒径微米级的五氧化二锑固体胶粒不能用于阻燃纤维的生产。五氧化二锑水分散的液的粒径一般小于100nm，可用于生产阻燃纤维，分散液在高聚物溶液中的分散性能及粒径大小对阻燃纤维的阻燃性能和产品质量有明显影响。
【发明内容】
本发明的目的是提供能在极性溶剂的高聚物溶液中很好分散的一种五氧化二锑分散液的制备方法。其特征在于：把有机酸和分散稳定剂溶于水中，加入三氧化二锑搅拌分散，然后用过氧化氢将三氧化二锑氧化为五氧化二锑，反应液经浓缩、陈化、浓缩制得含量大于50％的五氧化二锑分散液。工艺过程如下：
(1).将三氧化二锑按重量比加入自身重量的3～5倍水中，再加入三氧化二锑量1.8～2.2％的有机酸和2～5％的分散稳定剂，搅拌；
(2).滴入三氧化二锑量的2～2.4倍，含量为30～50％的过氧化氢，半小时内滴完，进行氧化反应，升温至70～95℃反应1.5～3.5小时，形成五氧化二锑的分散溶液；
(3).浓缩反应液至五氧化二锑含量为28～32％；
(4).将浓缩液在60～70℃恒速搅拌条件下陈化1～2小时；
(5).继续浓缩反应液至五氧化二锑含量大于50％，得产物。
所述有机酸为乙酸、丁酸或苯甲酸。
所述分散稳定剂是极性较弱的环状叔胺类物质，包括N-羟乙基吗啉、N-(2-羟丙基)吗啉、N-羟乙基哌啶和N-乙基吗啉中的一种或两种以上的等量混合物。
本发明的有益效果是1.所用分散稳定剂是环状叔胺类物质、极性较弱，对五氧化二锑有很好的分散稳定作用。它们与水分子间作用力小，反应液粘度低，有利于传热和水分的蒸发浓缩，降低能耗，还可降低氧化反应时的用水量，提高单位体积反应器的生产力。2.分散稳定剂极性的减弱，有利于它和弱性有机溶剂之间的亲合，提高五氧化二锑在弱极性有机溶液剂中的分散性能，也可扩大适用溶剂的范围。3.制得的五氧化二锑含量大于50％，粒径1～20nm，粘度小于10mPa·S，pH值6.0～7.0，将五氧化二锑分散液加入极性溶剂的高聚物溶液中，可以制得以五氧化二锑为阻燃添加剂的阻燃纤维。
【具体实施方式】
本发明是一种五氧化二锑分散液的制备方法。即把有机酸乙酸、丁酸或苯甲酸和极性较弱的环状叔胺类分散稳定剂N-羟乙基吗啉、N-(2-羟丙基)吗啉、N-羟乙基哌啶和N-乙基吗啉中的一种或两种以上的等量混合物溶于水中，加入三氧化二锑搅拌分散，然后用过氧化氢将三氧化二锑氧化为五氧化二锑，反应液经浓缩、陈化、浓缩制得含量大于50％的五氧化二锑分散液。工艺过程如下：
(1).将三氧化二锑按重量比加入自身重量的3～5倍水中，再加入三氧化二锑量1.8～2.2％的有机酸和2～5％的分散稳定剂，搅拌；
(2)滴入三氧化二锑量的2～2.4倍，含量为30～50％的过氧化氢，半小时内滴完，进行氧化反应，升温至70～95℃反应1.5～3.5小时，形成五氧化二锑的分散溶液；
(3).浓缩反应液至五氧化二锑含量为28～32％；
(4).将浓缩液在60～70℃恒速搅拌条件下陈化1～2小时；
(5).继续浓缩反应液至五氧化二锑含量大于50％，得产物。
本发明的方法中，将反应液浓缩至五氧化二锑含量28～32％、在恒定搅拌条件下陈化1～2小时或更长时间的主要作用是让五氧化二锑形成稳定、均匀的胶粒，另外也可使残余过氧化氢反应完全。在本发明中，有机酸的主要作用是反应液呈弱酸性。
本发明所制备产物能分散于其中的高聚物溶液主要是聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酯、聚氨酯等高聚物与N，N-二甲基甲酰胺、N， N-二甲基乙酸胺、甲酰胺、二甲基亚砜、二甲基砜、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、甲醇、乙醇等极性溶剂所形成的溶液。下面再举实施例对本发明予以进一步说明。
实施例1
向400g水中加入1.8g乙酸、0.4gN-羟乙基吗啉，在搅拌状态下加入100g三氧化二锑，分散均匀，滴入三氧化二锑量的2～2.4倍，含量为30～50％的过氧化氢，半小时内滴完，升温至70～95℃反应3小时。常压浓缩至反应液总重352g，在60～70℃恒速搅拌1.5小时，然后继续浓缩反应混合液至总重208g，得浅乳色产物。五氧化二锑含量53％，粘度8.9mPa·S，pH值6.3。
实施例2
取300g水，加入1.0g苯甲酸，1.2g乙酸，2.0gN-(2-羟丙基)吗啉，1.5N-羟乙基哌啶，搅拌，加入100g三氧化二锑，分散均匀，滴入三氧化二锑量的2～2.4倍，含量为30～50％的过氧化氢，半小时内滴完，升温至80～95℃反应2.5小时。常压浓缩至反应液总重377g，在60～70℃恒速搅拌2.5小时，然后继续浓缩反应混合液至总重194g，得浅乳色产物。五氧化二锑含量56％，粘度9.3mPa·S，pH值7.0。
实施例3
用2.2g丁酸、3.0gN-羟乙基哌啶代替例1中的乙酸和N-羟乙基吗啉，其操作条件不变，可制得产物。
实施例4
用3.0gN-乙基吗啉代替例1中的N-羟乙基吗啉，其操作条件不变，可制得产物。
实施例5
用1.50N-羟乙基吗啉、1.5gN-乙基吗啉代替例1中的乙酸和N-羟乙基吗啉，其操作条件不变，可制得产物。
实施例6
用2.0乙酸、1.0gN-羟乙基吗啉、1.0gN-羟乙基哌啶、1.0gN-乙基吗啉、1.0gN-(2-羟丙基)吗啉替例1中的乙酸和N-羟乙基吗啉，其操作条件不变，可制得产物。