硼酸锌是 一种 新 型的无 机阻燃 剂 ， 所 含结 晶水 因温度 升高 而分解 脱 除 ， 收热量 并稀 释空气 中的 其 吸
氧气和其他可燃性气体来阻止燃烧Ｎ２ ，。具有无毒 、 】 无污染、 阻燃及抑烟等环保特性［ ４， ２ 】广泛用于各 －
种 橡胶 、 塑料 、 涂料 、 木材 等 的阻燃 剂 】其 中应用 最 广 泛 的是 ２３ ， ３５型 （Ｚ Ｏ· ０ ·５ ２ 。七 水 硼酸 ２ ｎ ３ ３３Ｈ０） 锌 （ｚｏ· ０ ·Ｈ Ｏ 也是 硼酸锌 系列 产 品中 的一员 ， ２￣ ３ ３７ ２ ） 其失 去结 晶水 的温度 在 ２０℃左 右 。 由于其 所含 ０ 结 晶水较 多 ， 燃效果 比 ２３ 阻 ３５型好 ， 适 用 于在 ２０℃以下加 工 的聚合物 材料 及 其 它材 料 的阻燃 剂 ［ｌ 更 ０ ６ 。 本文进 行 了 以七 水硫 酸锌 、 氨水 、 硼酸为 原料 合成 硼 酸锌 的实 验 ， 探讨 了各 因素 对 硼 酸锌 产 品各 类 的影 响， 确定 了合 成七 水硼 酸锌 的工艺条 件 ， 对 该工艺 条 件下合 成 的产 品进 行表 征 。 并
关键词 ： 七水硼酸锌； 阻燃剂； 合成 ； 表征 中图分 类号 ：Ｑ １ ． Ｔ １０７ 文献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ：０６—８９ （０７ ０ １０ ９６２０）６一Ｏ２ ０ Ｏ７— ４
Ｓ ｎ ｈ ｓｓａ ｄ ｃ ａ ａ ｔｒｚ ｔ ｎ ｏ ｏ ｂ ｓｉｎ ｙ ｔ ｅ ｉ ｎ ｈ ｒ ｃｅ ｉａ ｉ ｆｃ ｍ ｕ ｔｏ ｏ
第 ６期
董新 艳等 ： 阻燃 剂 七水硼 酸 锌 的合成及 表 征
２ ９
来考察 对产 品种类 的影 响 ， 实验 结果 见表 ３ 。
表 ３ 时 间对 产 品种 类 的影响
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｚｎ ｒ ｔ ｓｓｎｔｅ ｉｅ ｈ ｏ ｇ ｔｒ— ｂ ｔ ｅ ｔ ｇ ｓ ｔｅ ｉ ｓｎ ｅ ｔｈ ｄ ａｅ ｚｎ ｓｒ ｃ ： ｈ ｉｃ ｂ ａｅ ｗａ ｙ ｈ ｓｚ ｄ ｔｒ ｕ ｈ ｗａｅ — ａ ｈ ａｉ ｙ ｈ ｓｓｕ ｉ ｈ ｐ ａ ｙ ｒ ｔ ｉｃ ｏ ｈ ｎ ｎ ｇ ｓ ｌａｅ，ｍｍｏ ｉ ｎ ｏ ｃ ａ ｉ ａ ｍａｅ ａｓａ ｄ ｔｅ ａ ｅ ｔ ｎ ｏ ｅｍａｅ ａ ｕ ｔ ａ ｏ， ｅｒ ｔ ｆ ｕｆｔ ａ ｎａ ａ ｄ ｂ ｒ ｃｄ ａ ｌｗ ｔｒｌ ｆ ｃｉ ｎ ｔ ｔｒ ｑ ｏａ ｒｔ ｔ ａ ｉ ｏ ｉ ｓ ｉ ｎ ｈ ｏ ｈ ｉ ｌ ｉ ｈ ｏ ｌ ｕ ｄ ｔ ｏｉ ｈ ｔ ｉ ｄ ｈ ｔ ｅ ｅ ｒ ｔ ｒ ｏ ｔ ｅ ｚｎ ｒ ｔ Ｓｔｐ ｓ ｔ ｉｄ ｔｏ ｉ ｉ ａ ｉ ｉ ｏ ｓ ｌ ｑ ｄ， ｅ ｉ ｔ ａ ｎ ｍｅ ａ ｅ ｉ ｔｍｐ ａ ｕ ｔ ｉｃｂｏａｅ’ ｙ ｅ Ｗａ ｓｕｄｅ ｏ ｎ ｔ ｓｐ — ｇ ｎ ａ ｎ ｇ ｅ ｈ ｈ ｐ ｒ Ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｚ ｔ ｎ ｏ ｙ ｔｅｉ ｒｄｕ ｔＷａ ｘ ｒ ｓｅ ｔｒｕ ｈ ｈ ｔｄ ｆ ｒｎ ｅ ａ ａｙ ｉ ， ｃ ｎ ｉｇ ｅ ． ｈ ｈ ｒｃｅｉａｉ ｆｓ ｈ ｔ ｐ ｏ ｃ ｓ ｅ ｐ ｓ ｄ ｈ ｏ ｇ ｅ ｉ ｅ ｃ ｎ ｌｓｓ ｓ ａ ｎｎ ｏ ｎ ｃ ｅ ａ ｅ
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由于过量的氢氧化锌不容易从产品中除去 ， 为了保证产 品有较高的纯度 ， 必须让 氢氧化锌完全反
应， 故让硼酸过量。硼酸锌有多种衍生物 ， 在不 同的适宜的配料 比下可以得到不同的硼酸锌。从表 ２ 可 以看出当配料 比为 ３７ ， ．０产物中氧化锌含量偏高， 说明氢氧化锌没有反应完全 ， 因此配料 比过小 ， 会使 反应不能充分进行。随着配料 比增加 ， 生成产品的 Ｂｏ 与 Ｚ Ｏ的摩尔 比增大， ２３ ｎ 配料 比为 ６４ ． ４时， ２３ Ｂｏ
用 ＥＴ Ｄ Ａ络合锌离子滴定法来测定产品中 Ｚ Ｏ的含量。加入与测定氧化锌消耗的等量的 ｇ Ｔ ｎ Ｄ Ａ屏 蔽锌离子的干扰后 ， 用甘露醇强化硼酸 ， 加入酚酞指示剂 ， Ｎ Ｏ 以 ａ Ｈ标准溶液滴定法测定产品中 Ｂｏ 的 ２３
含量 。
２ 结 果与讨 论
２ １ 各 因素对 硼酸 锌种 类的影 响 ．
ｅｅ ｔ ｃ ｒ ｒａ ｄ Ｘ ｒ ｙ ｄｆ ａ ｔ ｎ ｔｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ａ ｅ ｓ ｔｅ ｉ ｐ ｏ ｕ ｔｗ ｌ ｂ ｅ ｌ ｒ ａ ｍｉ ｏ ａ ｉ ｒｃ ｏ ． ｘ ｉ ｔｒｓ ｌ ｓ ｏ ｓ ｔ ｔ ｙ ｈ ｔ ｒｄ ｃ ｉ ｅ ｔ ｃ ｉｌ ｒ ｎ ｉ ｈ ｅ ｍｅ ｈ ｔ ｈ ｎ ｃ ｌ ｈ
与 Ｚ Ｏ的摩尔比值及其含量最接近 ２ｎ ·８０·Ｈ０的理论值 ， 以选择配料 比为 ６４ 较好 。 ｎ ＺＯ ３ ２３ ２ ７ 所 ． ４
２１３ 反应时间 在反应温度为 ９ ．． ｏ℃、 配料比为 ６４ 、 ． 液固比为 ｌ ． 的条件下选取不 同的反应时 间 ４ ７１ ５
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２１１ 温度 ．．
在配料比（ ３ ： （ Ｈ ２摩尔比） ５７ 、 Ｈ Ｏ ）， 为 ． 反应时间为 ８５ｈ液 固比（ ２ ： ３０ ， ９ ． 、 ＨＯ Ｈ８ ３摩尔
比） ｌ ． 为 ７１ ５的条件下选取不同的反应温度来考察对产品种类的影响， 实验结果见表 ｌ 。 表 ｌ 温 度对产 品种 类的影 响
由于温度太低硼酸等反应物的溶解性较差 ， 不利于反应进行 ， 因而反应温度不宜低于 ８ ５℃。从表
１ 可以看 出， 当反应温度为 ９ 一 ０ ０ １０℃时 ， 产品中 Ｂｏ 与 ＺＯ的摩尔 比接近 １ ， ２３ ｎ ． 产品中 Ｚ Ｏ Ｂ０ 的含 ５ ｎ 、 ２３ 量也接近 ２ｎ ·ＢＯ、 ＨＯ ＺＯ ３ ． ％，２ ３ １９ ％） Ｚ Ｏ ＢＯ 的理论值 ， ＺＯ ３ ２３７ ２ （ｎ ： ７ － ２ ０ Ｂｏ ： ． ４ ６ 中 ｎ 、２３ 这说 明合适 的反应温 度为 ０ １０℃Ｏ温度过高， —０ 不利于小颗粒的形成 ， 所以选 ９ ｏ℃为反应温度。 ２ １２ 配料比 在反应温度为 ９ ．． ｏ℃、 反应时间为 ８５ 、 ． ｈ液固比为 ｌ． ７１ ５的条件下选取不同的配料 比来 考察对产品种类 的影响 ， 实验结果见表 ２ 。 譬 表 ２ 配料 比对产 品种 类 的影响
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青 海大 学学报
第２ ５卷
仪器有限公司）Ｓ Ｃ １ 型超级恒温水浴（ ，Ｉ 一 ５ 南京桑力电子设电厂 ）Ｊ一１ ， Ｊ 型精密增力 电动搅拌器（ 常州 国华电器有限公司）Ｃ Ｒ一 Ｐ ，Ｄ ４ 差动热分析仪（ 上海天平仪器厂 ）Ｑ ａｔ ２０扫描电镜（ ，ｕｎ ａ０ 荷兰 Ｆ Ｉ 司） Ｅ公 ．
ｒ ｔ ４ ｄ ｌ ｉ ｏ ｓｌｄ ｒ ｔ ３． ２． ａ ｏ ６． ａ ｑ ｄ ｔ ｉ ａ ｏ １ ７ ｉ ｎ ｉ ｕ ｏ ｉ
Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ｐａ ｙ ｒｔ ｉ ｃ ｂ ｒｔ ； ｏ ｕ ｔ ｎ ｒｔｒ ａ ｔ ｓ ｔｅ ｉ ； ｈ ｒｃｅ ｉ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｅ ｔ ｄ ａｅｚｎ ｏａｅ ｃ ｍｂ ｓ ｏ ａ ｄ ；ｙ ｈ ｓ ｃ ａａ ｔｒ ａ ｉ ｈ ｉ ｅ ｎ ｎ ｓ ｚ ｏ
２０ ０ ７年 １ ２月
阻燃 剂 七 水 硼 酸 锌 的 合 成 及 表 征
董 新艳 ， 兴儒 ， 张 关云 山 ， 亚 军 ， 王 李 波
（ 青海大学化工学院ຫໍສະໝຸດ ， 青海 西宁 ８ｏ ｌ） ｌ ６ ０
摘要 ： 以七 水合 硫 酸锌 、 水 、 酸 为原 料 ， 用水 浴加 热 法合 成 硼 酸锌 ， 究 了配 料 比 、 固 氨 硼 采 研 液
２ ｎ Ｏ ２－ Ｈ Ｂ ３ ２ ｎ ３ ２ ３７ ２ ４ ２ ｚ （ Ｈ） ４６ ３ Ｏ－ Ｚ Ｏ‘８ ０ ’Ｈ ０＋ Ｈ ０ ￣ １３ 实验方 法 ．
称取一定量的七水硫酸锌加水溶解后 ， 慢慢滴加氨水 ， 使溶液的 ｐ Ｈ在 ７ 左右。搅拌 ２ｈ将得到的 ， 白色 （ Ｈ ２ Ｏ ） 沉淀陈化、 过滤、 洗涤 ， 氢氧化锌滤饼保存待用 。在三 口烧瓶中加入一定量硼酸 ， 并加去 离子水使其溶解 ， １２ 氢氧化锌加入到硼酸溶液中， 将 ． ｇ ５ 并加入 ０２ ． ｇ ． ０ ３ 七水硼酸锌 晶种 ， ８ 在 ５ １ ０ ５℃恒温水浴 中搅拌反应 ８ ４ｈ —１ 。将反应后的溶液抽滤， 用去离子水洗涤滤饼 ２ 次后干燥 ， 得到硼酸 锌产品。
ｈ ｐａ ｙ ｒｔ ｚ ｃｂ ｒｔ ｗｈｎ ｔｅ ｒａ ｔ ｎ ｔ ｅ ｒｔｒ ｓ９ ℃ ，ｅ ｃｉｎ ｔ ０ ｈ ｕｓ ｍ ｔｒ ｏｅ ｅ ｔｈ ｄａｅ ｉ ａｅ ｅ ｅｃｉ ｅ ｎ ｅ ｈ ｏ ｍｐ ａｕ ｉ ０ ｅ ｒａ ｔ ｉ １ ｏｒ ， ｅ ａ ｑ ｔ ｏ ｍｅ ａ ｉ ｕ ｌ
比、 热 时 间、 热 温度 等 因素对 硼 酸锌 产 品 种 类 的 影 响 ， 加 加 并通 过 差 热 分析 、 扫描 电镜 和 ｘ射 线衍射 对合 成产 品进行 表征 。 实验 结 果表 明 ： 当反 应 温度 为 ９ ｏ℃ ， 应 时 间为 １ ， 反 ０ｈ时 配料
比为 ６４ ， 固比 为 ｌ ．２ 合 成 产品 为七水合 硼 酸锌 。 ．４ 液 ３７ ，
Ｘ ＰｒＰ Ｐ 射线衍射仪（ ’ｅ ｒ Ｍ ＤＸ一 ｔｏ 荷兰 Ｐｉ ｓ ｈ ｉ 公司） ｌ ｐ 。
１２ 实验原 理 ．
用七水合硫酸锌制备七水硼酸锌的反应分两步完成 ： ２ Ｉ ４７ ２ ４ Ｈ · ２ ＊２ ｎ Ｏ ） ＋２ Ｎ｛）Ｓ ４ ７ ２ Ｚ￣ ’ Ｈ ０＋ Ｎ ３Ｈ ０－ Ｚ （ Ｈ ２ （ ｝ ２Ｏ ＋ Ｈ ０ ４