基本信息
【英文名】 zinc borate
【别名】 低水硼酸锌
【登记号】 CAS[12513-27-8]
【分子量】 434.62
【性质】 无规则(或菱形)白色或淡黄色粉末。不溶于水、乙醇、正丁醇、苯、丙酮,易溶于盐酸、硫酸、二甲亚砜。热稳定性好。易分散。无毒。
简介:
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
[1]
氧化锌（ZnO）% 37.5～40.0 灼 烧 减 重% 13.5～15.5 脱结晶水温度℃ 250～300 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。
技术指标
执行标准： Q/ZWW003-2003
项目/级别 | ZB-2335( 2ZnO.B2O3 3.5H2O) |
| 优级品 | 一级品 |
| 白度 | 99 | 95 |
| 外表水 % ≤ | 0.5 | 1.0 |
| 粒径， um | 3-5 | 3-5 |
| 氧化锌ZnO, % | 37.0-40.0 |
| 氧化硼B2O3 , % | 45.0－48.0 |
| 灼烧失重 % | 13.5－15.5 |
| 细度(325筛余物)，% ≤ | 0.1 |
| 比重， g/cm3 | 2.67 |
| 熔点 ℃ | 980 |
| 失结晶水温度 ℃ > | 320 |
| 折射率 | 1.58 |
产品应用:
1. 硼酸锌可以作为氧化锑或其它卤素阻燃剂的多功能增效添加剂，可以有效提高阻燃性能，减少燃烧时烟雾的产生，并可以调节橡塑产品的化学，机械，电等方面的性能。
2. 作为含卤素等阻燃剂的部分或完全环保替代品，硼酸锌正在被广泛的直接应用于塑料和橡胶的加工，如PVC、PE、PP、增强聚酰胺、聚氯脂、聚苯乙烯、环氧树脂、聚脂酸乙烯树脂及天然橡胶，苯乙烯丁二烯橡胶、氯丁橡胶等。还可以被应用于纸张、纤维织物、装饰板、地板革、壁纸、地毯、陶瓷釉料、杀菌剂，涂料的生产中，以提高阻燃性能。
3. 基于硼酸锌的其它性质，还可用于防腐，远红外线吸收，木材的防虫防菌处理等领域。
安全性
无毒,不腐蚀。用内衬聚乙烯塑料薄膜袋的编织袋包装。每袋净重25 kg。应贮存在清洁干燥的库房中,贮存和运输中应避免雨淋。勿与酸类共贮混运。
包装
本品按一般化工品包装，运输，储存。
如果客户对具体指标有特殊要求，可以针对要求定做产品
主要包装为25千克/袋，500千克/吨袋，也可根据客户要求定做各种重量的包装。
硼酸锌在各种原材料中应用举例如下：
在橡胶中：8%--5%（占总材料）
在塑料中：10%--25%阻燃母粒）
在纤维纺织中：5%―10%（占总材料）
在防水涂料中5%--8%（占总材料）
在陶瓷方面中：8%--25%（占原料百分比）
在消防器材中：15%--30%（占总原料）
在造纸行业中：5%---15%（占总原料）
在防腐方面：10%--20%（因材料而定）
在杀菌方面：15%--25%
在医药方面：5%---15%
硼酸锌的制备工艺：
传统硼酸锌的制备
硼酸中和法
[1-2]1) 硼酸-氢氧化锌法
2Zn(OH)2+6H3BO3=2ZnO?3B2O3?3.5H2O+7.5H2O
此法将硼酸和氢氧化锌按一定的比例投入反应器，控制一定的固液比，于90-100℃下反应5-7h。该路线的优点就是产品单一、无三废、硼酸的利用率较高。而该法的缺点是所需氢氧化锌需要现场制备，因此不可避免地产生了副产物和废水。
2) 硼酸-氧化锌法
2ZnO+6H3BO3=2ZnO?3B2O3?3.5H2O+5.5H2O
此法的制备条件和硼酸-氢氧化锌法差不多，并且消除了硼酸-氢氧化锌法带来的麻烦，具有工艺简单、工序少、产品单一等优点，母液可以直接循环使用；但是该法的硼酸和氧化锌的价格都比较高，所以成本比较高。
硼酸盐-锌盐法
美国硼砂与化学品公司在专利中就此法报道了有10多条原料路线，下面是其中二条使用较为普遍的路线。
3.5ZnSO4+3.5Na2B4O7+0.5ZnO+10H2O=2(2ZnO?3B2O3?3.5H2O)+3.5Na2SO4+2H3BO3
此法硼砂、锌盐原料易得，成本较低，在粒度控制上有一定的优势；但是该法的缺点是反应条件比较苛刻。硼砂是强碱弱酸盐，使得体系溶液显碱性，锌以氢氧化锌微溶物形式存在，使得复分解反应速度减慢，反应时间延长，在一定程度上增加了能耗，提高了产品成本。另外，此方法生成硼酸和硫酸钠两种副产物，要将两种副产物分离出来，母液循环使用，处理工序相当繁杂。
超细硼酸锌的制备
硼酸锌阻燃剂粉体的粒径过大会在基材中分散不理想，添加量高时会恶化材料的使用性能。为了改善硼酸锌在基材树脂中的分散性，必须使其粒径较小及粒径分布较窄。故阻燃剂细微化，甚至纳米化，既可增大阻燃剂与材料的接触面以提高相容性，还可降低阻燃剂的用量。目前国外对硼酸锌的合成和应用已经达到了一定的水平，1990年报道的美国硼砂公司的硼酸锌新产品是平均粒径为2-4μm；1992年，硼砂公司又报道了一种硼酸锌新产品，其失水温度为413℃(比标准硼酸锌约高110℃)，因而可用于加工温度极高的工程塑料，如聚酮、砜和聚醚亚胺等。
中国现在所生产的硼酸锌的粒径一般为2-8μm，还不能达到国外的水平，所以对硼酸锌进行超细化研究日趋重要起来。
武汉大学将氧化锌和硼酸混合均匀，物质的量比为1：3，加入反应容器，加入水的量为氧化锌和硼酸总质量的0.01%-60.00%，然后搅拌配制成流变态，再放入密闭容器在60-100℃温度下保温6-12h，冷至室温取出产物，在120-140℃烘干即可。此法制备过程不需要过滤，也不需要水洗，反应产率高。
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胡云楚发明了一种固相反应制备纳米硼酸锌的方法。将氧化锌和硼酸分别磨成微米级，然后按照一定的比例，加入总量的1%-5%的硬脂酸钠、硅烷等表面活性剂或偶联剂，然后进行球磨或真空球磨，最后得到了纳米级的硼酸锌。
还有人研究了用水热法制备形貌可控的颗粒状、棒状和针状的低水合硼酸锌和用溶剂热改性法制备硼酸锌，均得到了改性良好的产品。
高温固相反应制备硼酸锌
高温固相反应制备硼酸锌的研究目前进行得比较少。通过高温固相反应制得的硼酸锌是不含结晶水的，所以阻燃效果可能会下降，但是根据硼酸盐的阻燃机理，应该还是具有一定的阻燃效果。HubertHuppertz等通过研究发现，在高温或者是高压的条件下，ZnO-B2O3体系中有4或5种不同结构的硼酸锌存在，分别为：α-ZnB4O7，偏硼酸锌Zn4O(BO2)6或ZnB2O4，Zn3(Bo3)2或Zn5B4O11，ZnB6O10(可能存在，因为在1949年的调查研究中，说明了不可能存在这种物质)和微孔硼酸锌Zn4o(BO3)2。
高温固相反应制备硼酸锌的研究国外进行得比较早。在20世纪90年代初期，日本就有专利报道说，用1 mol的氧化锌(锌的氢氧化物、碳酸锌或活性锌)平均粒径≤0.1μm，和1.0-1.5 mol的硼酸或三氧化二硼于700-900℃高温中反应1-6h，可以制得硼酸锌。
硼酸锌的阻燃机理
硼酸盐的阻燃作用主要来自以下几个方面：
1)能形成玻璃态无机膨胀涂层；
2)能促进成炭；
3)能阻碍挥发性可燃物的逸出；
4)能在高温下脱水，具有吸热、发泡及冲稀可燃物的功效。水合硼酸锌的阻燃机理是：当温度高于300℃时，硼酸锌热分解，释放出结晶水，起到吸热冷却作用和稀释空气中氧气的作用。另一方面，在高温下硼酸锌分解生成B2O3(若材料中含有氯或溴时还生成ZnX2，ZnOX。X为Cl或Br)，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，该游离基能阻止羟基游离基的链反应，从而起到阻燃作用。
