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硼酸鋅的制備及阻燃機理

時間:2014-01-18 11:34:58 點擊:
硼酸鋅是一種重要的環保無機阻燃劑,外觀呈白色結晶粉末,熔點為980℃ ,密度為2.8g/cm~,折射率為1.58c 3,在工業上主要有3種合成路線:(1)氫氧化鋅一硼酸法此法是在一定的液固比下,于90~100℃反應5~7h,然后將其過濾、洗滌、干燥,即得到硼酸 鋅產品。用此法生產的產品單一,生產成本較高。其化學反應式為:2Zn(OH)2+ 6H31303--"2Zn0 ·3B203·3.5H2O+ 7.5H2O。(2)氧化鋅一硼酸法其反應式為:2ZnO+ 6H3BO3-~2ZnO ·3B2O3·3.5H2O+ 5.5H2O但此法工藝簡單,適宜小批量生產。(3)鋅鹽一硼砂法用該法合成硼酸鋅反應溫度約為90℃ ,合成時間約8h,采用硼砂及廉價的鋅鹽,成本較低。其反應式表示為:3.5ZnSO4+ 3.5Na2t3407+ 0.5ZnO+ 10H20—2(2Zn0 ·3B203·3.5H20)+3.5Na2SO4+2H3BOs。
    硼酸鋅具有無毒、無污染、阻燃及抑煙的優良性能,在固相中它可在較高的溫度下熔化,并形成玻璃體覆蓋層,封閉聚合物的表面,起隔絕空氣作用。硼酸鋅可同時 在氣相及凝聚相中起作用 。硼酸鋅具有如下阻燃機理:(1)硼酸鋅在高于300℃ 時可失去結晶水,起到吸熱冷卻用。(2)硼酸鋅中的鋅約有38 以氧化鋅或氫氧化鋅的形式進入氣相,對可燃性氣體進行稀釋,使其燃燒速率降低,進一步增加其阻燃件。(3)當硼酸鋅阻燃劑與鹵素化合物并用接觸火源而受熱 時.其反應方程式為:2Zn()·3&O ·3.5H?O+22RX一2ZnX2+6BX。+l1R2O+3.5H2O。阻燃劑在高分子材料熱分解之前已熔融并形成覆蓋層,由于ZnXz的沸點高, 因而它可覆蓋于可燃燒物質表面以隔絕空氣。此覆蓋層可抑制可燃性氣體發生,同時也阻止了氧化和熱的作用。也有人認為,硼酸鋅在燃燒溫度下,硼酸鋅中約有 60 ~8O 的硼和鋅殘留在材料表面上,它們主要是一些不揮發性的鋅化物和硼酸。另外,硼酸的存在能促使生成大量碳,碳的增加意味著可燃逸出物減少,具有很好的抑炯作 用。(4)改變某些可燃物的熱分解途徑,抑制可燃性氣體生成,硼和許多硼的氧化物對含碳化合物的氧化反應具有抑制作用,是良好的阻燃劑,因而控制了R+ ():一R0z·產生自由基,加速終止鏈反應 。

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