硼酸鋅是一種環(huán)保型的非鹵素阻燃劑,根據(jù)組成不同(XZnO.YB2O3.ZH2O),F(xiàn)B阻燃劑有十幾個(gè)品種。最常用的品種為本品-3.5水硼酸鋅。本產(chǎn)品無(wú)毒、低水溶性、高熱穩(wěn)定性、粒度小、比重小、分散性好等特點(diǎn),作為一種高效阻燃劑被廣泛應(yīng)用在塑料、橡膠、涂料等領(lǐng)域。
主要技術(shù)指標(biāo)
外觀 | 氧化硼(%) | 氧化鋅(%) | 灼燒失重(%) | 游離水≤(%) | 平均粒徑,μm |
白色粉末 | 45-50 | 36-41 | 13.5-15.5 | 0.2 | 1-3 |
包裝、運(yùn)輸、貯存
包裝:內(nèi)塑外編覆膜袋,每袋凈重25kg。
運(yùn)輸:本品為非危險(xiǎn)品,運(yùn)輸過(guò)程中防止受潮,雨淋和包裝破損。
貯存:貯存在于干燥通風(fēng)的庫(kù)房?jī)?nèi)。
硼酸鹽的阻燃作用主要來(lái)自以下幾個(gè)方面:
1)能形成玻璃態(tài)無(wú)機(jī)膨脹涂層;
2)能促進(jìn)成炭;
3)能阻礙揮發(fā)性可燃物的逸出;
4)能在高溫下脫水,具有吸熱、發(fā)泡及沖稀可燃物的功效。水合硼酸鋅的阻燃機(jī)理是:當(dāng)溫度高于300 ℃時(shí),硼酸鋅熱分解,釋放出結(jié)晶水,起到吸熱冷卻作用和稀釋空氣中氧氣的作用。另一方面,在高溫下硼酸鋅分解生成B2O3(若材料中含有氯或溴時(shí)還生成ZnX2,ZnOX。X為Cl或Br),附著在聚合物的表面上形成一層覆蓋層,此覆蓋層可抑制可燃性氣體產(chǎn)生,也可阻止氧化反應(yīng)和熱分解作用。此外,在含鹵材料中,燃燒時(shí)還產(chǎn)生BX3,BX3與氣相中的水作用生成HX,在火焰中有鹵素原子游離基生成,該游離基能阻止羥基游離基的鏈反應(yīng),從而起到阻燃作用。
硼酸鋅的現(xiàn)狀及前景
硼酸鋅行業(yè)屬于法規(guī)推動(dòng)型產(chǎn)業(yè),國(guó)內(nèi)外相關(guān)法律法規(guī)的相繼出臺(tái)和逐步完善,影響著整個(gè)硼酸鋅行業(yè)的格局。不斷完善的政策法律環(huán)境為具有資源優(yōu)勢(shì)、規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和研發(fā)優(yōu)勢(shì)的企業(yè)提供發(fā)展的機(jī)會(huì)。世界硼酸鋅產(chǎn)品正向著多元化、無(wú)毒化和多功能消費(fèi)方向發(fā)展。
硼酸鋅生產(chǎn)商除重視國(guó)內(nèi)市場(chǎng)外,還努力開(kāi)發(fā)國(guó)外市場(chǎng),硼酸鋅工業(yè)的全球化和競(jìng)爭(zhēng)加劇。亞洲已成為增速最快的硼酸鋅市場(chǎng),美國(guó)一些硼酸鋅制造商正在將其生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)向亞洲。
我國(guó)"十二五"規(guī)劃把阻燃材料納入重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè),并且組建了綠色阻燃劑產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,為阻燃材料行業(yè)的發(fā)展提供了政策性的平臺(tái)。作為無(wú)機(jī)阻燃劑綠色環(huán)保的優(yōu)勢(shì),硼酸鋅等環(huán)保型阻燃劑產(chǎn)品將會(huì)迎來(lái)政策之風(fēng),不斷發(fā)展壯大。
傳統(tǒng)硼酸鋅的制備-硼酸中和法
1) 硼酸-氫氧化鋅法
2Zn(OH)2+6H3BO3=2ZnO·3B2O3·3.5H2O+7.5H2O
此法將硼酸和氫氧化鋅按一定的比例投入反應(yīng)器,控制一定的固液比,于90-100℃下反應(yīng)5-7h。該路線的優(yōu)點(diǎn)就是產(chǎn)品單一、無(wú)三廢、硼酸的利用率較高。而該法的缺點(diǎn)是所需氫氧化鋅需要現(xiàn)場(chǎng)制備,因此不可避免地產(chǎn)生了副產(chǎn)物和廢水。
2) 硼酸-氧化鋅法
2ZnO+6H3BO3=2ZnO·3B2O3·3.5H2O+5.5H2O
此法的制備條件和硼酸-氫氧化鋅法差不多,并且消除了硼酸-氫氧化鋅法帶來(lái)的麻煩,具有工藝簡(jiǎn)單、工序少、產(chǎn)品單一等優(yōu)點(diǎn),母液可以直接循環(huán)使用;但是該法的硼酸和氧化鋅的價(jià)格都比較高,所以成本比較高。
3)硼酸鹽-鋅鹽法
美國(guó)硼砂與化學(xué)品公司在專利中就此法報(bào)道了有10多條原料路線,下面是其中一條使用較為普遍的路線。
3.5ZnSO4+3.5Na2B4O7+0.5ZnO+10H2O=2(2ZnO·3B2O3·3.5H2O)+3.5Na2SO4+2H3BO3
此法中硼砂、鋅鹽原料易得,成本較低,在粒度控制上有一定的優(yōu)勢(shì);但是該法的缺點(diǎn)是反應(yīng)條件比較苛刻。硼砂是強(qiáng)堿弱酸鹽,使得體系溶液顯堿性,鋅以氫氧化鋅微溶物形式存在,使得復(fù)分解反應(yīng)速度減慢,反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng),在一定程度上增加了能耗,提高了產(chǎn)品成本。另外,此方法生成硼酸和硫酸鈉兩種副產(chǎn)物,要將兩種副產(chǎn)物分離出來(lái),母液循環(huán)使用,處理工序相當(dāng)繁雜。