本发明涉及一种五氧化二锑水溶胶的制备方法，具体涉及一种低粘度五氧化二锑水溶胶的制备方法。
背景技术
锑作为国家战略物资，用量像工业味精，但锑产品使用后又具有不可再生性，是典型的稀缺资源，将锑转化为五氧化二锑水溶胶后将提高锑的利用率。五氧化二锑水溶胶主要用于织物、涂料、无纺布、粘合剂、纤维等材料作阻燃协效剂及石化行业作钝化剂，其分散度高、流动性好、粒径小。
五氧化二锑水溶胶一般的制备方法是加入氧化剂（如h2o2），使三氧化二锑氧化成五氧化二锑，氧化生成的五氧化二锑形成0.03μm左右的微粒，但由于五氧化二锑水溶胶是不溶性物质的多分子聚集物在介质中所形成的分散体系，在粒子与介质间存在相当大的界面。从热力学意义上来看，这种体系不是真正的稳定体系，由于具有较大的界面，意味着体系具有相当大的表面能，因而容易相互作用产生聚沉现象，分散性差。因此，在没有稳定剂的作用下，单纯的氧化生成的五氧化二锑水溶胶是不稳定的，静置过久便会产生沉淀，是不能长期保存的，严重的影响了五氧化二锑水溶胶的正常使用。
现有公司生产的五氧化二锑水溶胶产品根据五氧化二锑的含量分为30胶和50胶，所用稳定剂为链烷醇胺，虽然它们与水分子间的作用很强，稳定性好，但很容易造成产品粘度过高。30胶的五氧化二锑含量在30%左右，稳定剂在氧化前投入，透明度高，流动性好，粘度（25℃）＜5mpa·s，而50胶的五氧化二锑含量在50%左右，浓度越大，粘度就越高。因此，获得一种50胶这种高浓度，但同时粘度低的五氧化二锑水溶胶的制备方法是亟待解决的技术问题。
cn1074945a公开了一种氯化水解法制取胶态五氧化二锑，是用sbcl5溶液配3～10倍水进行水解，但是，水解后液存在大量含氯废水处置的问题。
cn1978312a公开了一种采用高分子化合物稳定剂改性的无机氧化物溶胶及其制备方法，是用高分子化合物聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氧乙烯、聚苯乙烯中的一种或一种以上混合物作为稳定剂，制备了稳定性好的氧化铝、氧化锆、二氧化硅、氧化钙、五氧化二锑、二氧化铈、氧化钇、氧化锌、氧化镍、氧化铬、氧化钛中的一种或一种以上的无机氧化物溶胶。但是，该方法所得产物为一种稳定性的稀胶，未涉及浓缩后浓胶的粘度问题。
cn101024515a公开了一种胶体五氧化二锑的生产新工艺，是在氧化前加入稳定剂，生成了稀胶，稀胶在未浓缩前，粘度一般都很低，再用喷雾干燥法制成胶体干粉。稀胶一般不会堵塞喷嘴，但因稀胶中五氧化二锑含量低于20%，该方法对改善50%胶体的粘度并无指导意义。
cn101327954a公开了一种五氧化二锑分散液及制备方法，该方法生产的五氧化二锑分散液，是将三氧化二锑、有机酸、分散稳定剂、水和过氧化氢按重量比1:2～2.5%:2～5%:3～5:2～5混合反应而成，其中过氧化氢含量为50%。但是，由于过氧化氢的实际用量相对于三氧化二锑和过氧化氢反应的理论重量比1:0.47，过量很多，因此，溶液呈酸性，极易腐蚀设备。
cn104355333a公开了一种五氧化二锑复合干粉的制备方法，是将原料三氧化二锑溶于浓盐酸中，所述浓盐酸与三氧化二锑的重量比为12～13:1，控制温度为80℃。但是，该方法的缺陷在于浓盐酸为挥发性强酸，不仅会腐蚀设备，而且造成操作环境恶劣。
cn101798112a公开了一种用复合稳定剂制备五氧化二锑水溶胶及其干粉的方法，所述复合稳定剂是三乙醇胺和磷酸所形成的三乙醇胺磷酸盐溶液，产品为40%浓度的五氧化二锑水溶胶。该方法所用稳定剂是三乙醇胺，它与水分子间的作用很强，产物粘度高；磷酸含有三个羟基，也会增大分散体系粘度。但是，所得产品局限于40%浓度及以下的五氧化二锑水溶胶，而进一步浓缩成50%浓度的五氧化二锑水溶胶粘度会较高。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种所得五氧化二锑水溶胶粘度低，稳定性好，使用方便，工艺简单、便于操作，成本低，绿色环保的低粘度五氧化二锑水溶胶的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种低粘度五氧化二锑水溶胶的制备方法，包括以下步骤：
（1）将水加热后，加入三氧化二锑进行混合，得三氧化二锑水溶胶，继续加热搅拌，加入双氧水进行反应，得水溶性五氧化二锑溶胶；
（2）将步骤（1）所得水溶性五氧化二锑溶胶进行浓缩，并在浓缩过程中，分步加入稳定剂，浓缩完毕后，立即冷却，再调节ph值，得低粘度五氧化二锑水溶胶。
优选地，步骤（1）中，当水温≥50℃时，加入三氧化二锑进行混合。三氧化二锑颗粒在所述水温下更易均匀分散在水中。
优选地，步骤（1）中，当三氧化二锑水溶胶的温度≥65℃时，停止加热，再加入双氧水进行反应。双氧水加入反应是放热过程，水溶液的温度会继续上升。
优选地，步骤（1）中，所述双氧水的加入速度为2～4l/min。若双氧水的加入速度太慢，则反应耗时长，生产成本增大，若双氧水的加入速度太快，则反应剧烈，容易冒槽。
优选地，步骤（1）中，所述三氧化二锑与水的质量体积比（kg/l）为1:5～7（更优选1:5.5～6.5）。
优选地，步骤（1）中，所述三氧化二锑与双氧水中过氧化氢的摩尔比为1:2.0～2.5。在所述摩尔比下，原料三氧化二锑能充分氧化完全。
优选地，步骤（1）中，所述双氧水的质量浓度为26.0～35.0%。
优选地，步骤（1）中，所述反应的温度为50～90℃，反应的时间为3～5h。由于双氧水的加入是放热过程，当温度超过90℃后，溶液会剧烈反应，容易冒槽。当反应温度超过90℃时，可用冷却水冷却，以确保反应温度不超过90℃。
优选地，步骤（2）中，所述浓缩的温度为100℃，浓缩至溶胶比重为1.700～1.750为止。
优选地，步骤（2）中，所述稳定剂的用量为原料三氧化二锑质量的7.0～10.0%。若稳定剂的用量过少，则五氧化二锑凝聚不彻底，造成五氧化二锑损失，若稳定剂用量过多，则会使五氧化二锑粘度增加，成本升高。形成水溶性五氧化二锑溶胶后，加入用量合适的稳定剂，有利于降低五氧化二锑胶体的粘度。
优选地，步骤（2）中，所述稳定剂为三乙醇胺。所述稳定剂为链烷醇胺，极性强，与水分子间的作用力大，且所述稳定剂有别于现有使用的以磷酸作为稳定剂的水溶胶，随着稳定剂加入量的增加，五氧化二锑胶体的粘度也会随之增加。本发明方法中，稳定剂发挥稳定作用的方式是：稳定剂分子在胶体分散介质中将胶体颗粒全部包裹起来，使它不与其它胶体颗粒接触，胶体颗粒表面高的表面能不能显现出来，从而提高了胶体颗粒的稳定性。
优选地，步骤（2）中，所述分步加入稳定剂是将稳定剂分为≥4次加入。
优选地，步骤（2）中，所述分步加入稳定剂的具体操作为：当溶胶比重达到1.240～1.300时，加入相当于原料三氧化二锑质量2.00～2.60%的稳定剂，搅拌反应；当溶胶比重达到1.400～1.450时，加入相当于原料三氧化二锑质量0.80～1.30%的稳定剂，搅拌反应；当溶胶比重达到1.500～1.550时，加入相当于原料三氧化二锑质量1.00～1.60%的稳定剂，搅拌反应；当溶胶比重达到1.600～1.650时，加入相当于原料三氧化二锑质量1.00～1.70%的稳定剂，搅拌反应；当溶胶比重达到1.700～1.750时，加入相当于原料三氧化二锑质量2.20～2.80%的稳定剂，搅拌反应。本发明人研究发现：（1）在五氧化二锑分子生成后加入稳定剂比在三氧化二锑氧化过程中加入要好，因为在氧化过程中加入稳定剂，五氧化二锑分子在生成过程中与稳定剂分子形成化学键，要使这种五氧化二锑胶体分子稳定存在于水中，需要0.8～1.0mol的稳定剂分子与1mol五氧化二锑分子结合才能达到稳定，稳定剂的用量特别大；而在五氧化二锑生成之后再加入稳定剂，要形成稳定的五氧化二锑水溶胶，6～7mol五氧化二锑分子仅需要与1mol稳定剂分子结合，这是因为在五氧化二锑分子生成一段时间后，它们相互聚集成比较大颗粒，也就是说，这时的颗粒内含有五氧化二锑分子要多很多，用于包裹这些颗粒所需稳定剂分子也就相应减少；（2）在相同浓度的五氧化二锑胶体中，在氧化过程中或在氧化完成后加入稳定剂，所形成的稳定胶体的粘度相差较大，氧化过程中加入稳定剂形成的胶体，其粘度会高很多，粘度过大，产品流动性差，分散性不好，易凝聚或凝胶；而氧化完成后，在浓缩过程中，当溶胶比重达到1.240～1.300时，加入相当于原料三氧化二锑质量2.00～2.60%的稳定剂，如果稳定剂加入太晚，溶液则难以成胶，当溶胶比重达到1.400～1.450时，加入相当于原料三氧化二锑质量0.80～1.30%的稳定剂，当溶胶比重达到1.500～1.550时，加入相当于原料三氧化二锑质量1.00～1.60%的稳定剂，分步加入稳定剂，使溶液逐步开始成胶，当溶胶比重达到1.600～1.650时，加入相当于原料三氧化二锑质量1.00～1.70%的稳定剂，此时，溶液已生成溶胶，当溶胶比重达到1.700～1.750时，加入相当于原料三氧化二锑质量2.20～2.80%的稳定剂，减少稳定剂浓缩的时间，有利于降低溶胶的粘度。
优选地，步骤（2）中，所述立即冷却是指在20～30min内，冷却至≤60℃。冷却之后所得产品的比重会较浓缩完毕时的比重高。
优选地，步骤（2）中，用碱性物质调节ph值至6.1～6.8（更优选6.4～6.6）。水溶性五氧化二锑溶胶的ph值，在没有稳定剂的情况下，一般为1～2；加入稳定剂后，一般为4～6，生产介质为弱酸性，通过调整ph值至6.1～6.8，使用时不会对设备管道造成腐蚀性，对设备也没有特殊要求。
优选地，步骤（2）中，所述碱性物质为三乙醇胺，二乙醇胺或一乙醇胺等中的一种或几种（更优选一乙醇胺）。
本发明方法的有益效果如下：
（1）本发明方法稳定剂用量少，所制备的低粘度五氧化二锑水溶胶外观为清亮的乳白色、微黄色，有光泽，流动性好，其中，五氧化二锑的质量含量为48～54%，三氧化二锑的质量含量≤0.41%，ph值为6.1～6.8，粘度（25℃）＜15mpa·s，比重（常温）为1.741～1.849，放置半年，五氧化二锑能在有机相中均匀分散，不团聚沉降；五氧化二锑由水溶胶到有机溶胶的直收率≥98.5%；由于本发明方法制备的低粘度五氧化二锑水溶胶的溶解性和稳定性非常好，便于包装、运输和使用，特别适用于织物、涂料、无纺布、粘合剂、纤维等作阻燃协效剂及石化行业作钝化剂使用；
（2）本发明方法制备过程简单，操作方便，成本低，无三废产生，绿色环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例所使用的双氧水的质量浓度为27.5%，密度为1.13g/ml；本发明实施例所使用的原料或化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。
实施例1
（1）将2500l水加热至50℃后，加入400kg（1372mol）三氧化二锑进行混合，得三氧化二锑水溶胶，继续加热搅拌至三氧化二锑水溶胶的温度为70℃时，停止加热，再以速度3l/min加入310l（过氧化氢2833mol）的双氧水，在80℃下，进行反应3h，得水溶性五氧化二锑溶胶（比重1.113）；
（2）将步骤（1）所得水溶性五氧化二锑溶胶在100℃，进行浓缩至溶胶比重为1.715为止，并在浓缩过程中，分步加入三乙醇胺，浓缩完毕后，在25min内，立即冷却至60℃，再用一乙醇胺调节ph值至6.5，得815kg低粘度五氧化二锑水溶胶；所述分步加入三乙醇胺的具体操作为：当溶胶比重达到1.240时，加入10kg三乙醇胺，搅拌反应；当溶胶比重达到1.420时，加入5kg三乙醇胺，搅拌反应；当溶胶比重达到1.600时，加入6kg三乙醇胺，搅拌反应；当溶胶比重达到1.710时，加入11kg三乙醇胺，搅拌反应。
本发明实施例所制备的低粘度五氧化二锑水溶胶外观为清亮的乳白色、微黄色，有光泽，流动性好，其中，五氧化二锑的质量含量为48.50%，三氧化二锑的质量含量为0.33%，ph值为6.5，粘度（25℃）为8.0mpa·s，比重（常温）为1.751，放置半年，五氧化二锑能在有机相中均匀分散，不团聚沉降；五氧化二锑由水溶胶到有机溶胶的直收率为98.99%；工艺过程中无三废产生。
实施例2
（1）将4500l水加热至52℃后，加入750kg（2573mol）三氧化二锑进行混合，得三氧化二锑水溶胶，继续加热搅拌至三氧化二锑水溶胶的温度为75℃时，停止加热，再以速度2l/min加入616l（过氧化氢5628mol）的双氧水，在85℃下，进行反应3.5h，得水溶性五氧化二锑溶胶（比重1.115）；
（2）将步骤（1）所得水溶性五氧化二锑溶胶在100℃，进行浓缩至溶胶比重为1.740为止，并在浓缩过程中，分步加入三乙醇胺，浓缩完毕后，在20min内，立即冷却至60℃，再用一乙醇胺调节ph值至6.4，得1455kg低粘度五氧化二锑水溶胶；所述分步加入三乙醇胺的具体操作为：当溶胶比重达到1.290时，加入19.5kg三乙醇胺，搅拌反应；当溶胶比重达到1.440时，加入9.5kg三乙醇胺，搅拌反应；当溶胶比重达到1.520时，加入11kg三乙醇胺，搅拌反应；当溶胶比重达到1.630时，加入9kg三乙醇胺，搅拌反应；当溶胶比重达到1.735时，加入18kg三乙醇胺，搅拌反应。
本发明实施例所制备的低粘度五氧化二锑水溶胶外观为清亮的乳白色、微黄色，有光泽，流动性好，其中，五氧化二锑的质量含量为53.66%，三氧化二锑的质量含量为0.31%，ph值为6.4，粘度（25℃）为7.0mpa·s，比重（常温）为1.830，放置半年，五氧化二锑能在有机相中均匀分散，不团聚沉降；五氧化二锑由水溶胶到有机溶胶的直收率为98.60%；工艺过程中无三废产生。
实施例3
（1）将4400l水加热至53℃后，加入800kg（2744mol）三氧化二锑进行混合，得三氧化二锑水溶胶，继续加热搅拌至三氧化二锑水溶胶的温度为69℃时，停止加热，再以速度3l/min加入720l（过氧化氢6580mol）的双氧水，在70℃下，进行反应4h，得水溶性五氧化二锑溶胶（比重1.091）；
（2）将步骤（1）所得水溶性五氧化二锑溶胶在100℃，进行浓缩至溶胶比重为1.750为止，并在浓缩过程中，分步加入三乙醇胺，浓缩完毕后，在25min内，立即冷却至55℃，再用二乙醇胺调节ph值至6.6，得1530kg低粘度五氧化二锑水溶胶；所述分步加入三乙醇胺的具体操作为：当溶胶比重达到1.275时，加入17kg三乙醇胺，搅拌反应；当溶胶比重达到1.420时，加入9kg三乙醇胺，搅拌反应；当溶胶比重达到1.530时，加入8kg三乙醇胺，搅拌反应；当溶胶比重达到1.620时，加入8kg三乙醇胺，搅拌反应；当溶胶比重达到1.720时，加入18kg三乙醇胺，搅拌反应。
本发明实施例所制备的低粘度五氧化二锑水溶胶外观为清亮的乳白色、微黄色，有光泽，流动性好，其中，五氧化二锑的质量含量为51.80%，三氧化二锑的质量含量为0.41%，ph值为6.6，粘度（25℃）为10.0mpa·s，比重（常温）为1.810，放置半年，五氧化二锑能在有机相中均匀分散，不团聚沉降；五氧化二锑由水溶胶到有机溶胶的直收率为98.50%；工艺过程中无三废产生。
实施例4
（1）将5500l水加热至50℃后，加入850kg（2916mol）三氧化二锑进行混合，得三氧化二锑水溶胶，继续加热搅拌至三氧化二锑水溶胶的温度为68℃时，停止加热，再以速度4l/min加入649l（过氧化氢5932mol）的双氧水，在75℃下，进行反应4.5h，得水溶性五氧化二锑溶胶（比重1.113）；
（2）将步骤（1）所得水溶性五氧化二锑溶胶在100℃，进行浓缩至溶胶比重为1.740为止，并在浓缩过程中，分步加入三乙醇胺，浓缩完毕后，在30min内，立即冷却至50℃，再用一乙醇胺调节ph值至6.5，得1640kg低粘度五氧化二锑水溶胶；所述分步加入三乙醇胺的具体操作为：当溶胶比重达到1.270时，加入20kg三乙醇胺，搅拌反应；当溶胶比重达到1.410时，加入8.5kg三乙醇胺，搅拌反应；当溶胶比重达到1.510时，加入10kg三乙醇胺，搅拌反应；当溶胶比重达到1.625时，加入12kg三乙醇胺，搅拌反应；当溶胶比重达到1.715时，加入22kg三乙醇胺，搅拌反应。
本发明实施例所制备的低粘度五氧化二锑水溶胶外观为清亮的乳白色、微黄色，有光泽，流动性好，其中，五氧化二锑的质量含量为51.38%，三氧化二锑的质量含量为0.40%，ph值为6.5，粘度（25℃）为9.0mpa·s，比重（常温）为1.805，放置半年，五氧化二锑能在有机相中均匀分散，不团聚沉降；五氧化二锑由水溶胶到有机溶胶的直收率为98.59%；工艺过程中无三废产生。