阻燃劑硼酸鋅的合成及晶體形狀改進

硼酸鋅是無機阻燃劑的一種，具有熱穩定性好、粒度細、無毒等優點。

本文通過對低水合硼酸鋅的三種合成方法：氫氧化鋅硼酸法、鋅鹽硼砂法、氧化鋅硼酸法進行比較，確定以硼砂法作為本實驗方法，并對實驗原料進行了改進。

在本實驗條件下合成的產物是一種新型組成的硼酸鋅。其中，B2O3的含量比傳統的2335型硼酸鋅略低。

綜合分析實驗數據，并通過熱重分析儀和 X 一射線衍射儀對產物組成進行分析鑒定。其反應方程式為：

3.5Zn(NO3)2+3.5Na2B4O7+0.5ZnO+10H20→4ZnO·5B2O3·10H2O+7NaNO3+4H3BO3通過單因素實驗尋求合成參數，選定正交試驗的因素和水平，通過正交試驗來比較反應溫度、物料配比、液固比和反應時間等因素對合成硼酸鋅的影響，得出合成4510型硼酸鋅的較佳工藝條件為：反應溫度65℃，物料配比1：1，液固比6：1，反應時間7h。

在優化工藝條件下，合成的硼酸鋅形狀是長柱狀，長約50～80μm，寬為10μm 左右。為了使硼酸鋅的顆粒更加細小，晶形分布更加均一，本文選擇了改變反應設備、改變反應溶劑、添加表面活性劑和結晶改良劑等方法。結果表明：在恒溫振蕩槽中合成的硼酸鋅顆粒細小并且均勻，且在此條件下添加氯化鋁和硬脂酸改良劑后，合成的硼酸鋅均是顆粒細小，規整的球形，直徑大約1μm；加入表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉溶液后，硼酸鋅形狀為不均勻的薄片狀，厚度為0.1μm 左右，表面積在1μ㎡左右，改良效果較好。

對硼酸鋅的阻燃性能進行測試，自制超細4510型硼酸鋅阻燃處理楊木的成炭率為39.6％，同樣條件下測得市售2335型硼酸鋅處理楊木粉的成炭率只有30.4％。

自制硼酸鋅的成炭率比市售硼酸鋅高出30.26％。表明，自制硼酸鋅的成炭阻燃性能明顯優于市售硼酸鋅的成炭阻燃性能。

硼酸鋅的合成及其形狀改進摘要

硼酸鋅是一種無機阻燃劑，具有穩定性、細顆粒、無害等優點。

探討了硼酸鋅的合成三種方法、氫氧化鋅和硼酸方法、鋅鹽和硼砂方法、氧化鋅和硼酸方法，通過比較確定了硼砂，并對原料進行了改進。

發現在此實驗條件下合成的產物是一種具有新型成分的硼酸鋅。其中，硼氧化物的含量低于傳統的2335型的硼酸鋅。對實驗數據進行綜合分析，用 TG-DTG 和 XRD 鑒定所得產物的組成。反應方程式為：

通過單因素實驗尋找3.5Zn(NO3)2+3.5Na2B40，+0.5ZnO+10H2O→4ZnO·5B2O3-10H2O+7NaNO3+43BO3Synthesis 參數，選擇正交因素，選擇正交實驗水平，研究反應溫度、進料成分、液固比和反應時間對硼酸鋅合成的影響。合成 ZB4510的最佳反應條件為溫度為65‘℃，材料比為1：1，液固比為6：1，反應時間為7h。

在最佳條件下，鋅玻酸鹽的形狀為長柱狀，長度約五十至八十微米，直徑約十微米。為了使鋅玻酸鹽顆粒更加精細，晶體形狀分布更加均勻，改變了反應設備和反應溶劑，并研究了添加表面活性劑和晶體改良劑。結果表明，在恒溫搖槽中合成的鋅礦酸鹽顆粒精細均勻。鋅玻酸鹽的形狀合成在這種情況下，添加氯化鋁，很好，更圓，直徑約為1微米；

當選擇十二烷基苯磺酸鈉時，硼酸鋅的切片形狀不均勻，厚度約為0.1微米，表面約為1平方微米。改善的效果較好。

測試了硼酸鋅的阻燃性能。經燒痕試驗后，自制精細 ZB4510處理楊樹的燒痕形成率為39.6%，市場 ZB2335處理楊樹的燒痕形成率為30.4%。自制硼酸鋅的燒痕形成率高于市場硼酸鋅的30.26%。結果表明，自制硼酸鋅的阻燃性能優于市場上的硼酸鋅。

本文的創新成果是在本實驗條件下合成的一種新型硼酸鋅成分，晶粒較薄，阻燃效果較好。本產品迄今為止尚未見文獻報道。