一种复盐硼酸钠铵及其制备方法与流程

文档序号：11644903阅读：373来源：国知局

本发明属于硼酸盐技术领域，具体涉及一种复盐硼酸钠铵及其制备方法。

背景技术：

硼酸盐是一类重要的化工原料，主要用于玻璃行业、搪瓷陶瓷行业、冶金行业、轻工和日用化工行业、机械电子工业、医药工业、农业以及纺织工业等工业中。例如：硼酸铵主要用于木材及织物的防火、电容器材料、除草剂以及医药工业，硼酸钠可增强玻璃的紫外线透射率。具体而言，硼酸盐在工业中的广泛应用有以下方面：

(1)玻璃行业：可以改善玻璃的热膨胀性，提高耐温、耐压性能及透光率，同时能缩短熔化时间。

(2)搪瓷陶瓷行业：是搪瓷、陶瓷釉料的重要组成部分，在搪瓷单层膜静电作用中具有极好的耐热耐磨性，可增强光泽，提高白度、坚固性。

(3)冶金工业：作焊药可防止焊时金属表面氧化；是镀镍电解液的组分，可防止镀层气泡产生，提高镀件光亮度。

(4)轻工和日用化工工业：作洗涤剂可提高洁白度和光泽度；是高级香料的原料。

(5)机械电子工业：可用于电容器；可用作铝铜焊药。

(6)医药工业：用于止痛、止痒和消毒剂中；是生产医药的重要原料。

(7)农业：硼是植物生产的微量元素肥料，直接关系到醣类的转化、新陈代谢、花粉孕育及抗病能力，硼酸盐为植物生长、发育、繁殖提供了硼元素。另外，四硼酸钠可作除草剂；八硼酸二钠可作除莠剂、五硼酸钠作杀菌剂。

(8)纺织工业：用于织物施浆；用于织物漂白等。

国外企业凭借其在硼酸盐资源上的绝对优势，再加上加工成本低，在国际市场上有很强的竞争力，几乎垄断了世界硼酸盐市场因此，国内硼酸盐市场在国际竞争力较为薄弱。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种复盐硼酸钠铵及其制备方法，本发明提供的复盐硼酸钠铵为一种新的硼酸盐，丰富了硼酸盐市场，提高国内硼酸盐市场在国际上的竞争力，并且本发明提供的复盐硼酸钠铵中同时存在钠离子和铵根离子，具备硼酸钠和硼酸铵的双重应用价值。

本发明提供了一种复盐硼酸钠铵，分子式为na1.33(nh4)0.67b4o5(oh)4·(h2o)2。

优选的，所述复盐硼酸钠铵的晶型的空间群为r32(155)，晶系为三方晶系，晶胞参数为z＝3,单胞体积

本发明还提供了一种上述复盐硼酸钠铵的制备方法，包括以下步骤：

a)将硼类化合物、有机胺类化合物、氢氧化钠和水混合，在密闭条件下进行加热反应；

b)将反应产物进行冷却，洗涤和干燥，得到复盐硼酸钠铵。

优选的，所述干燥为自然干燥。

优选的，所述硼类化合物、氢氧化钠、有机胺类化合物和水的摩尔比为(1～20):(0.58～29):(10.37～103.70):(76.90～769.00)。

优选的，所述硼类化合物选自氧化硼或硼酸；

所述有机胺类化合物选自乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或正丁胺。

优选的，所述加热反应的温度为100℃～250℃，时间为6小时～15天。

优选的，所述洗涤为采用蒸馏水洗涤。

与现有技术相比，本发明提供了一种复盐硼酸钠铵，分子式为na1.33(nh4)0.67b4o5(oh)4·(h2o)2。本发明提供的复盐硼酸钠铵为一种新的硼酸盐，丰富了硼酸盐市场，提高国内硼酸盐市场在国际上的竞争力，并且本发明提供的复盐硼酸钠铵中同时存在钠离子和铵根离子，具备硼酸钠和硼酸铵的双重应用价值，可广泛应用于玻璃行业、搪瓷陶瓷行业、冶金行业、轻工和日用化工行业、机械电子工业、医药工业、农业以及纺织工业等行业中。

附图说明

图1为本发明提供的复盐硼酸钠铵晶型的xrd图；

图2为本发明制备的复盐硼酸钠铵晶型的红外光谱图；

图3为本发明制备的复盐硼酸钠铵晶型的tg-dsc曲线图；

图4为本发明制备的复盐硼酸钠铵晶型的晶体结构图。

具体实施方式

本发明提供了一种复盐硼酸钠铵，分子式为na1.33(nh4)0.67b4o5(oh)4·(h2o)2。

在本发明的一些具体实施方式中，所述复盐硼酸钠铵的晶型的空间群为r32(155)，晶系为三方晶系，晶胞参数为z＝3,单胞体积

本发明还提供了一种上述复盐硼酸钠铵的制备方法，包括以下步骤：

a)将硼类化合物、有机胺类化合物、氢氧化钠和水混合，在密闭条件下进行加热反应；

b)将反应产物进行冷却，洗涤和干燥，得到复盐硼酸钠铵。

本发明首先将硼类化合物、有机胺类化合物、氢氧化钠和水混合，得到混合溶液。其中，所述硼类化合物、氢氧化钠、有机胺类化合物和水的摩尔比为(1～20):(0.58～29):(10.37～103.70):(76.90～769.00)，在本发明的一些实施例中，所述硼类化合物、氢氧化钠、有机胺类化合物和水的摩尔比为1:0.58:10.37:76.9；在本发明的另一些实施例中，所述硼类化合物、氢氧化钠、有机胺类化合物和水的摩尔比为10:2.9:40.37:153.8；在本发明的另一些实施例中，所述硼类化合物、氢氧化钠、有机胺类化合物和水的摩尔比为20:5.8:40.37:769.0；在本发明的另一些实施例中，所述硼类化合物、氢氧化钠、有机胺类化合物和水的摩尔比为10:2.9:40.37:769.0；在本发明的另一些实施例中，所述硼类化合物、氢氧化钠、有机胺类化合物和水的摩尔比为10:11.6:40.37:153.8；在本发明的另一些实施例中，所述硼类化合物、氢氧化钠、有机胺类化合物和水的摩尔比为20:11.6:40.37:769.0，在本发明的另一些实施例中，所述硼类化合物、氢氧化钠、有机胺类化合物和水的摩尔比为20:29:103.7:769.0。

所述硼类化合物选自氧化硼或硼酸，优选为氧化硼；所述有机胺类化合物选自乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或正丁胺，优选为乙二胺。

在本发明中，所述水优选为蒸馏水，本发明对所述蒸馏水的来源并没有特殊限制，可以为市售也可以自行制备，所述制备方法为水热合成法。

将上述混合溶液置于密闭的反应条件下，优选为密闭反应釜中，进行加热反应，其中，所述加热的温度为加热反应的温度为100℃～250℃，优选为150～200℃；时间为6小时～15天，优选为1天～10天。

上述加热反应过程中，原料在密闭条件下进行水热反应，反应结束后，将得到的反应产物进行冷却，洗涤和干燥，得到复盐硼酸钠铵。

在本发明中，所述冷却优选为自然冷却，冷却至常温后，将产物进行洗涤，所述洗涤优选为采用蒸馏水洗涤。洗涤后，将洗涤后的产物进行干燥，得到复盐硼酸钠铵。

在本发明中，所述的干燥优选为自然干燥。采用自然干燥得到的复盐硼酸钠铵的晶型，其空间群为r32(155)，晶系为三方晶系，晶胞参数为z＝3，单胞体积α＝90.00(°)，β＝90.00(°)，γ＝90.00(°)。

从晶体结构图中可以看出硼酸钠铵的空间结构，它拥有硼酸钠和硼酸铵两个组分，那么必能体现这两个组分的性质。因此，本发明提供的复盐硼酸钠铵以及复盐硼酸钠铵的晶型既拥有硼酸钠的性质也具有硼酸铵的性质。在农业方面八硼酸钠能促进茄子生长、提高产量、改善品质，是一种新型、高效硼肥，在纺织业中过硼酸钠对棉织物有很好的漂白作用；在医药工业方面硼酸钠(borax)能对人的肝癌细胞株hepg2起到一定生长抑制和诱导凋亡的作用，四硼酸钠对氟致肾脏细胞损伤的拮抗作用；四硼酸钠可以提高水玻璃硬化后的强度和抗吸湿性；在光电方面硼酸钠还是一种良好非线性光学材料；硼酸铵掺杂硅溶胶的真丝织物有较好的阻燃性能。根据上述硼酸盐的特性，本发明提供的复盐硼酸钠铵以及复盐硼酸钠铵的晶型拥有硼酸钠和硼酸铵两个组分，那么必能体现这两个组分的性质，在矿物学、非线性光学、荧光材料等方面有潜在的应用，可用在相应的农业、医药工业、光电行业和纺织工业中。

本发明提供的复盐硼酸钠铵为一种新的硼酸盐，丰富了硼酸盐市场，提高国内硼酸盐市场在国际上的竞争力，并且本发明提供的复盐硼酸钠铵中同时存在钠离子和铵根离子，具备硼酸钠和硼酸铵的双重应用价值，可广泛应用于玻璃行业、搪瓷陶瓷行业、冶金行业、轻工和日用化工行业、机械电子工业、医药工业、农业以及纺织工业等行业中。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的复盐硼酸钠铵和晶型及其制备方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

按照摩尔比1:0.58:10.37:76.9称量氧化硼(b2o3)、氢氧化钠(naoh)、乙二胺(c2h8n2)和水热合成发制备的蒸馏水(h2o)，搅拌1～20min后，装入密闭反应釜中，180℃恒温反应7天，然后取出自然冷却至室温，用蒸馏水洗涤，自然晾干，得到复盐硼酸钠铵块状透明晶体。

经x射线单晶衍射分析确定上述块状透明晶体为纯相，结果见图1，图1为本发明提供的复盐硼酸钠铵晶型的xrd图，图1中，1为化合物na1.33(nh4)0.67b4o5(oh)4·(h2o)2的模拟xrd曲线，2为本发明制备的化合物na1.33(nh4)0.67b4o5(oh)4·(h2o)2的实际测试xrd曲线。

对上述制备得到的复盐硼酸钠铵块状透明晶体进行红外光谱测试，吸收带在3361cm^-1和1654cm^-1体现的是n–h键，其红外光谱图见图2，图2为本发明制备的复盐硼酸钠铵晶型的红外光谱图。

对上述制备得到的复盐硼酸钠铵块状透明晶体进行元素分析，计算值:n3.47％；实验值:n3.15％。

通过元素分析和ir图谱，证实目标化合物确实含有n元素。

对上述制备得到的复盐硼酸钠铵块状透明晶体进行tg-dsc分析，结果见图3，图3为本发明制备的复盐硼酸钠铵晶型的tg-dsc曲线图，图3中，1为复盐硼酸钠铵晶型的焓变曲线，2为复盐硼酸钠铵晶型的的热重曲线，由图3可知，热重曲线可知，该化合物从190摄氏度开始失重，焓变曲线表明改化合物的热稳定性可以到190℃。

经过上述实验可以确定该晶体为na1.33(nh4)0.67b4o5(oh)4·(h2o)2。

挑选尺寸为0.36×0.30×0.28mm³的单晶，在室温下，用rigakumercuryccd衍射仪，使用经石墨单色化的mokα射线(λ＝0.071073nm)收集衍射强度数据。原始数据用absor程序进行吸收校正，采用直接法确定晶体的初始结构模型。最后，用差值傅立叶分析和最小二乘法来扩充初始模型，并对所有非氢原子的位置及各向异性温度因子进行精修(shelxtl-97)。结果表明，该晶体为三方晶系，r32(155)空间群，晶胞参数为：z＝3，单胞体积α＝90.00(°)，β＝90.00(°)，γ＝90.00(°)。

上述单晶的晶体结构图如图4所示，从晶体结构图中可以清晰看到硼酸钠和硼酸铵组分空间结构，既然拥有这两个组分，那么各组分的性质目标化合物必定也是包含的。

实施例2

按照实施例1的方法进行复盐硼酸钠铵晶型的制备，仅改变氧化硼(b2o3)、氢氧化钠(naoh)、乙二胺(c2h8n2)和自制蒸馏水(h2o)的摩尔比为10:2.9:40.37:153.8。

按照实施例1的测试方法对上述制备得到的复盐硼酸钠铵晶型进行测试，具有同实施例1相同的测试结果，。

实施例3

按照实施例1的方法进行复盐硼酸钠铵晶型的制备，仅改变氧化硼(b2o3)、氢氧化钠(naoh)、乙二胺(c2h8n2)和自制蒸馏水(h2o)的摩尔比为20:5.8:40.37:769.0。