一种硼酸锌晶须母液用于制备硼酸锌晶体的方法
【专利摘要】本发明涉及一种硼酸锌晶须母液用于制备硼酸锌晶体的方法，该硼酸锌晶须母液用于制备Zn3B10O18·14H2O晶体，制备步骤为：向硼酸锌晶须母液中加入水形成混合溶液，水的重量为硼酸锌晶须母液重量的1～40％；将混合溶液置于20～90℃水浴中反应1～24h；将反应后的混合溶液静置7～14天；将静置生成的固体过滤、洗涤、烘干，得到该晶体。本发明中硼酸锌晶须母液是在制备4ZnO·B2O3·H2O硼酸锌过程中得到的母液，该母液中含大量锌离子和硼氧配阴离子，如不加以利用，会造成极大浪费，将该母液作为原料制备Zn3B10O18·14H2O晶体，可以充分利用该母液，减少物料浪费，节省制备硼酸锌晶体成本。
【专利说明】一种硼酸锌晶须母液用于制备硼酸锌晶体的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无机材料领域，具体涉及一种硼酸锌晶须母液用于制备硼酸锌晶体的 方法。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的发展，化学建材塑料加工品及合成材料越来越广泛地应用于建 筑、交通、电器、通讯等领域。由于绝大部分该类材料易燃或可燃，且燃烧时产生大量的有 毒、腐蚀性的气体和烟尘，这就给各类火灾的发生埋下了隐患。所以，研发阻燃材料，有效地 减少或避免火灾事故的发生，已逐渐受到世界各国的重视。
[0003] 阻燃剂的种类繁多，其化学结构及使用方法也各不相同。阻燃剂可分为有机阻燃 剂及无机阻燃剂。其中，无机阻燃剂无毒、无腐蚀，燃烧时无二次污染，还具有较好的热稳定 性、不挥发性等优良性能，逐渐成为研发应用的主流。近年来随着新的环保要求和法规的不 断提出，硼系阻燃剂以其优良的阻燃性能、低毒和抑烟特性正越来越受到人们的关注。
[0004] 硼酸锌作为一种新型的无机添加型阻燃剂，具有阻燃、抑烟、环保及热分解温度高 等优点，是具有巨大市场潜力的高效阻燃剂之一。硼酸锌及其衍生物用化学式可表示为 xZnO · yB203 · ζΗ20, 一些常见的硼酸锌分子式如下：ZnO · B203 · 2H20,2Zn0 · 3B203 · 3H20， 2Zn0 · 3B203 · 7H20,2Zn0 · 3B203 · 3. 5H20,4Zn0 · B203 · H20 等。
[0005] 目前，现有技术中虽然已公开大量关于硼酸锌的合成方法，例如CN101514002A公 开了一种制备超细无水硼酸锌的方法，利用纳米级硼酸锌和有机类物质为原料，通过加热、 旋蒸、搅拌、离心和干燥等操作，最终获得超细无水硼酸锌粉末。CN101298333A公开了一种 2Ζη0 · 2Β203 · 3H20硼酸锌的制备方法，利用七水硫酸锌、硼酸与氨水或氢氧化钠反应，得到 上述产品。CN102226299A公开了 一种硼酸锌晶须水热合成新方法，利用硼砂和锌盐反应，最 终制得硼酸锌晶须粉体。通常，在合成硼酸锌的过程中，产物过滤后的剩余母液里往往含有 很多未反应完全的原料，如若不加以利用，会造成原料极大的浪费。
[0006] 现有技术中，有关Ζη3Β1(ι018·14Η 20的合成方法及应用报道主要集中于硼砂、硼酸和 硫酸锌的反应，但是以合成硼酸锌的过程中产生的剩余母液为原料制备Ζη 3Β1(ι018 ·14Η20,目 前还未见有文献报道。
【发明内容】
[0007] 为了解决上述技术问题，提供一种硼酸锌产物经过滤后的剩余母液的再利用方 法，本发明人在进行大量的创造性劳动后，完成了本发明。
[0008] 本发明提供一种硼酸锌晶须母液用于制备硼酸锌晶体的方法，所述硼酸锌晶须母 液用于制备Zn 3B1Q018 · 14Η20晶体，制备所述Zn3B1Q018 · 14Η20晶体的方法包括以下步骤：
[0009] 向所述硼酸锌晶须母液中加入水形成混合溶液，其中水的重量为硼酸锌晶须母液 重量的1 %?40% ;
[0010] 将所述混合溶液置于20°C?90°C的水浴中反应lh?24h ;
[0011] 将反应后的所述混合溶液静置7天?14天；
[0012] 将静置生成的固体过滤、洗涤，烘干，得到所述Ζη3Β1(ι0 18 · 14H20晶体。
[0013] 进一步地，将所述生成的固体过滤后，得到剩余的滤液，将所述剩余的滤液作为制 备Ζη 3Β1(ι018 · 14H20晶体的原料，与所述硼酸锌晶须母液混合，用于制备所述Ζη3Β1(ι0 18 · 14H20 晶体。
[0014] 进一步地，所述硼酸锌晶须母液是在制备4ΖηΟ · Β203 · H20硼酸锌的过程中，将制 得的产物过滤后，得到的母液。
[0015] 进一步地，制备所述4ΖηΟ · Β203 · H20硼酸锌的方法为：将硼砂配制成质量百分浓 度为2.0%?5. 8%的溶液；在该溶液中加入质量百分浓度为13%?40%的锌盐溶液，搅拌 均匀后得到料浆；将所述料浆置于反应釜内，调节所述反应釜内填充度至40%?90%，将 所述反应釜升温至ll〇°C?160°C，恒温反应lh?50h后冷却至室温，得到白色沉淀物；将 白色沉淀物过滤、洗涤，烘干，得到硼酸锌晶须粉体，剩余的母液为所述硼酸锌晶须母液；所 述锌盐与所述硼砂的摩尔比为1. 6:1?2. 6:1。
[0016] 进一步地，所述Ζη3Β1(ι018 · 14H20的晶体形貌为纤维状。
[0017] 可选地，将静置生成的固体过滤、洗漆，40°C?60°C烘干，得到所述Zn3B 1Q018 · 14H20 晶体。
[0018] 本发明的有益效果为：
[0019] 1、充分利用物料，节省成本，绿色环保。在本发明的方法中，硼酸锌晶须母液是制 备4ΖηΟ ·Β203 ·Η20硼酸锌过程中经产物过滤得到的母液。在该母液中含有大量的锌离子和 硼氧配阴离子，将其作为原料，制备硼酸锌晶体，可以充分地利用该母液，减少物料的浪费， 节省制备硼酸锌晶体的成本。
[0020] 此外，在制得硼酸锌晶体后，剩余的滤液再次投放到硼酸锌晶须母液中重复利用， 使得整个制备过程没有多余的废料产生，绿色环保无污染。
[0021] 2、产品的形貌及性能良好。通过本方法制得的Ζη3Β1(ι0 18 ·14Η20晶体，形貌规则，粒 径分布均匀，其晶体形貌纤维状，这种形貌的硼酸锌对于复合材料的机械强度要优于粒状 硼酸锌。
[0022] 3、方法简单，可操作性强。仅通过简单的加水、加热等操作即可得到形貌良好的 Ζη3Β10018 · 14Η20晶体，方法简单，可操作性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1是本发明方法制备Ζη3Β1(ι018 · 14Η20晶体的工艺流程图。
[0024] 图2是本发明方法制备的Zn3B1Q018 · 14Η20晶体的XRD衍射图。
[0025] 图3是本发明方法制备的Ζη3Β1(ι018 · 14Η20晶体的SEM电子扫描图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图通过具体的实施例对本发明进行详细说明，应当理解的是，这些具 体实施方式仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定。
[0027] 制备例
[0028] 将硼砂配制成质量百分浓度为4. 25%的溶液于三口瓶内；在该溶液中加入质量 百分浓度为33 %的硫酸锌溶液，调整硫酸锌与硼砂的摩尔比为1. 6:1，搅拌均匀后得到 料浆；将料浆置于〇. 5L反应釜内，调节反应釜内填充度至70%，并将所述反应釜升温至 120°C，恒温反应16h后冷却至室温，得到白色沉淀物，陈化8h后开釜取样；将白色沉淀物过 滤、洗涤，烘干，得到硼酸锌晶须粉体，过滤后剩余的母液为硼酸锌晶须母液。
[0029] 如图1所示，采用以上的硼酸锌晶须母液制备Ζη3Β1(ι0 18 · 14H20晶体的方法包括如 下步骤：
[0030] S101、向所述硼酸锌晶须母液中加入水形成混合溶液，其中水的重量为硼酸锌晶 须母液重量的1%?40% ;
[0031] S102、将所述混合溶液置于20°C?90°C的水浴中反应lh?24h ;
[0032] S103、将反应后的所述混合溶液静置7天?14天；
[0033] S104、将静置生成的固体过滤、洗涤，烘干，得到所述Ζη3Β1(ι018 · 14H20晶体。
[0034] 图2为按照以上方法制备得到的Zn3B1Q018 · 14H20晶体的XRD衍射图。图3是按照 以上方法制备得到的Ζη3Β1(ι0 18 · 14H20晶体的SEM电子扫描图。
[0035] 实施例1
[0036] 制备Ζη3Β1(ι018 · 14H20晶体，步骤如下：
[0037] 向硼酸锌晶须母液中加入水形成混合溶液，其中水的重量为硼酸锌晶须母液重量 的 10% ;
[0038] 将所述混合溶液置于20°C的水浴中反应lh ;
[0039] 将反应后的所述混合溶液静置7天；
[0040] 将静置生成的固体过滤、洗涤，50°C烘干，得到所述Ζη3Β1(ι0 18 · 14H20晶体。
[0041] 实施例2
[0042] 制备 2Ζη3Β1(ι018 · 14H20 晶体，步骤如下：
[0043] 向硼酸锌晶须母液中加入水形成混合溶液，其中水的重量为硼酸锌晶须母液重量 的1% ;
[0044] 将所述混合溶液置于90°C的水浴中反应10h ;
[0045] 将反应后的所述混合溶液静置10天；
[0046] 将静置生成的固体过滤、洗涤，40°C烘干，得到所述2Ζη3Β1(ι0 18 · 14H20晶体。
[0047] 实施例3
[0048] 制备Ζη3Β1(ι018 · 14H20晶体，步骤如下：
[0049] 向硼酸锌晶须母液中加入水形成混合溶液，其中水的重量为硼酸锌晶须母液重量 的 40% ;
[0050] 将所述混合溶液置于70°C的水浴中反应24h ;
[0051] 将反应后的所述混合溶液静置14天；
[0052] 将静置生成的固体过滤、洗涤，60°C烘干，得到所述Ζη3Β1(ι0 18 · 14H20晶体。
[0053] 以上所述仅是本申请的【具体实施方式】，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人 员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本申请的保护范围。
【权利要求】
1. 一种硼酸锌晶须母液用于制备硼酸锌晶体的方法，其特征在于，所述硼酸锌晶须母 液用于制备Zn 3B1Q018 · 14H20晶体，制备所述Zn3B1Q018 · 14H20晶体的方法包括以下步骤： 向所述硼酸锌晶须母液中加入水形成混合溶液，其中水的重量为硼酸锌晶须母液重量 的1%?40% ; 将所述混合溶液置于20°C?90°C的水浴中反应lh?24h ; 将反应后的所述混合溶液静置7天?14天； 将静置生成的固体过滤、洗涤，烘干，得到所述Ζη3Β1(ι018 · 14H20晶体。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述生成的固体过滤后，得到剩余的滤 液，将所述剩余的滤液作为制备Ζη3Β 1(ι018 · 14H20晶体的原料，与所述硼酸锌晶须母液混合， 用于制备所述Zn3B1Q0 18 · 14H20晶体。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述硼酸锌晶须母液是在制备 4ΖηΟ · Β203 · H20硼酸锌的过程中，将制得的产物过滤后，得到的母液。
4. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述Ζη3Β1(ι018· 14H20的晶体形貌为 纤维状。
5. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将静置生成的固体过滤、洗涤，40°C? 60°C烘干，得到所述Zn3B 1Q018 · 14H20晶体。
【文档编号】C30B29/10GK104150502SQ201410384292
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】刘鑫, 边绍菊, 高丹丹, 朱东海, 党力, 景燕伟, 董亚萍, 李武 申请人:中国科学院青海盐湖研究所