一种制备超细无水硼酸锌的方法.pdf

一种制备超细无水硼酸锌的方法，该方法以纳米级硼酸锌和有机溶剂类物质为主要原料，经过如下步骤，制备无水硼酸锌晶体颗粒。1.向纳米级硼酸锌超细粉末中加入2～4倍体积的有机溶剂类物质；2.将1所述混合物放入真空旋转蒸发器中，加热至180～220℃，调整旋转速度，令有机溶剂类物质蒸发；3.向2中蒸发后残留的固体粉末加入无水乙醇，搅拌均匀；4.离心收获3中固体粉末，80℃恒温干燥即得超细无水硼酸锌粉末。本发明的优点是：生成无水硼酸锌的操作方法简便，易于在各种真空反应釜中实现。反应收率高，产物的失结晶水温点为498℃，能够满足高分子聚合物高加工温度的需要。无副产物，醇类溶剂及无水乙醇可完全回收，重复使用。

1、  一种制备超细无水硼酸锌的方法，其特征在于：该方法以纳米级硼酸锌和有机溶剂类物质为主要原料，经过如下步骤，制备无水硼酸锌晶体颗粒
1)向纳米级硼酸锌超细粉末中加入2～4倍体积的有机溶剂类物质，混合均匀
2)将1)中所述混合物放入真空旋转蒸发器中，加热至180～220℃，调整旋转速度，令有机溶剂类物质蒸发
3)向2)中蒸发后残留的固体粉末中加入无水乙醇，搅拌均匀
4)离心收获3)中固体粉末，80℃恒温干燥即得超细无水硼酸锌粉末。

2、  按权利要求1所述方法，其特征在于作为原料的纳米级硼酸锌是指粒径尺度在5～90nm之间的无定形硼酸锌颗粒或者粒径尺度在5～90nm之间的近于无定形硼酸锌颗粒或者其晶体结构与化学式为2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O的硼酸锌标准谱图相一致，且其一次粒平均粒径在5～90nm之间的超细硼酸锌。

3、  按照权利要求1或2所述方法，其特征在于所说的纳米级硼酸锌优先选择化学式为2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O的且其一次粒平均粒径在10～60nm之间的纳米级2335型硼酸锌。

4、  按权利要求1所述方法，其特征在于所说的有机溶剂类物质是指丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、异戊二醇中的一种。

5、  按照权利要求1或4所述方法，其特征在于所说的有机溶剂类物质优先选择异丁醇。

一种制备超细无水硼酸锌的方法
技术领域
本发明属于阻燃剂硼酸锌的制造方法，特别涉及一种制备超细无水硼酸锌的方法。
背景技术
硼酸锌属于膨胀系无机阻燃剂，目前已知的晶体构型大约有十余种，其中2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O型(简称2335型)硼酸锌晶体因具有较少的结晶水含量，以及较高的失结晶水温度点，而被作为硼系阻燃剂的代表被广泛应用。
许多塑料、橡胶在原料混合过程中需要高温，2335型硼酸锌的失结晶水温度约为290℃，显著优于其他市售水合硼酸锌。但随着塑料、橡胶、树脂等有机高分子材料的发展，某些工程塑料及特种橡胶制品需要在约300℃～400℃范围内，甚至更高温度下加工，这就需要具有更高失结晶水温度的硼酸锌。
国内外关于无水硼酸锌的研究报道很少，美国博拉克有限公司于1991年申请美国专利US 796289公开了化学式为4ZnO·B₂O₃·H₂O型及4ZnO·B₂O₃型的制备方法，并称此类硼酸锌的失结晶水温度点大约为415℃。该公司于1992年11月20申请了中国专利92113403.7号和后来分案的97102409.X号专利。由于其工艺流程的限制，生产周期过长，不利于在实际生产中推广应用。
发明内容
本发明的发明目的是为了提高目前市售硼酸锌失结晶水温度点较低，不能满足聚砜、聚酰胺、聚酮、多芳基化合物等高分子聚合物需要高加工温度而提出的。即提供一种无水硼酸锌制备方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
该制备超细无水硼酸锌的方法，其特征在于：该方法以纳米级硼酸锌和有机溶剂类物质为主要原料，经过如下步骤，制备无水硼酸锌晶体颗粒
1)向纳米级硼酸锌超细粉末中加入2～4倍体积的有机溶剂类物质，混合均匀
2)将1)中所述混合物放入真空旋转蒸发器中，加热至180～220℃，调整旋转速度，令有机溶剂类物质蒸发
3)向2)中蒸发后残留的固体粉末中加入无水乙醇，搅拌均匀
4)离心收获3)中固体粉末，80℃恒温干燥即得超细无水硼酸锌粉末。
其中：作为原料的纳米级硼酸锌是指粒径尺度在5～90nm之间的无定形硼酸锌颗粒；或者粒径尺度在5～90nm之间的近于无定形硼酸锌颗粒；或者经X-射线晶体衍射仪检测，其晶体结构与化学式为2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O的硼酸锌标准谱图相一致，且其一次粒平均粒径在20～90nm之间的超细硼酸锌。优选化学式为2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O的硼酸锌，且其一次粒平均粒径在10～60nm之间的纳米级2335型硼酸锌作为其原料。如果选用前期公开的中国专利200710113285.X中公开的方法制造的硼酸锌，效果更加明显。
作为原料的有机溶剂类物质是指醇类溶剂，特别是：丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、异戊二醇中的一种。
其中优选异丁醇作为原料。
本发明的有益技术效果是：生成无水硼酸锌的操作方法简便，易于在各种真空反应釜中实现。反应收率高，经热失重检测，其产物的失结晶水温点为498℃，能够满足高分子聚合物高加工温度的需要。无副产物，醇类溶剂及无水乙醇可完全回收，重复使用。与普通硼酸锌及中国专利97102409.X所述美国博拉克有限公司的相关产品相比，失结晶水温度点高，工艺简单，能够工业化大规模生产制造，具有明显的推广应用优势。
具体实施方式
下面给出具体的实施例，对本发明的方法进行详细说明。
实施例1
称取纳米级无定形硼酸锌100g，加入300ml异丁醇，搅拌混合均匀。将此混合物置于真空旋转蒸发器中，油浴条件下加热并保持恒温200℃。蒸发至固体粉末完全干燥。回收异丁醇并从真空旋转蒸发器中取出干燥的固体粉末。向此固体粉末中加入100ml无水乙醇，搅拌混合均匀，离心收获此固体粉末。将无水乙醇洗涤过的硼酸锌粉末在80℃恒温条件下干燥，即可得到无水硼酸锌固体粉末。收率约95％。
实施例2
称取化学式为2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O的纳米级2335型硼酸锌500g，加入1500ml正丁醇，搅拌混合均匀。将此混合物置于真空旋转蒸发器中，油浴条件下加热并保持恒温180℃。蒸发至固体粉末完全干燥。回收正丁醇并从真空旋转蒸发器中取出干燥的固体粉末。向此固体粉末中加入500ml无水乙醇，搅拌混合均匀，离心收获此固体粉末。将无水乙醇洗涤过的硼酸锌粉末在80℃恒温条件下干燥，即可得到无水硼酸锌固体粉末。收率约93％。
实施例3
称取纳米级2335型硼酸锌500g，加入1500ml异丙醇，搅拌混合均匀。将此混合物置于真空旋转蒸发器中，油浴条件下加热并保持恒温220℃。蒸发至固体粉末完全干燥。回收异丙醇并从真空旋转蒸发器中取出干燥的固体粉末。向此固体粉末中加入500ml无水乙醇，搅拌混合均匀，离心收获此固体粉末。将无水乙醇洗涤过的硼酸锌粉末在80℃恒温条件下干燥，即可得到无水硼酸锌固体粉末。收率约92％。
实施例4
称取纳米级2335型硼酸锌500g，加入1500ml异戊二醇，搅拌混合均匀。将此混合物置于真空旋转蒸发器中，油浴条件下加热并保持恒温210℃。蒸发至固体粉末完全干燥。回收异戊二醇并从真空旋转蒸发器中取出干燥的固体粉末。向此固体粉末中加入500ml无水乙醇，搅拌混合均匀，离心收获此固体粉末。将无水乙醇洗涤过的硼酸锌粉末在80℃恒温条件下干燥，即可得到无水硼酸锌固体粉末。收率约90％。
实施例5
称取纳米级无定形硼酸锌100g，加入300ml丙醇，搅拌混合均匀。将此混合物置于真空旋转蒸发器中，油浴条件下加热并保持恒温190℃。蒸发至固体粉末完全干燥。回收丙醇并从真空旋转蒸发器中取出干燥的固体粉末。向此固体粉末中加入100ml无水乙醇，搅拌混合均匀，离心收获此固体粉末。将无水乙醇洗涤过的硼酸锌粉末在80℃恒温条件下干燥，即可得到无水硼酸锌固体粉末。收率约88％。
实施例6
称取纳米级2335型硼酸锌500g，加入1500ml异丁醇，搅拌混合均匀。将此混合物置于真空旋转蒸发器中，油浴条件下加热并保持恒温200℃。蒸发至固体粉末完全干燥。回收异丁醇并从真空旋转蒸发器中取出干燥的固体粉末。向此固体粉末中加入500ml无水乙醇，搅拌混合均匀，离心收获此固体粉末。将无水乙醇洗涤过的硼酸锌粉末在80℃恒温条件下干燥，即可得到无水硼酸锌固体粉末。收率约93％。