[发明专利]硼酸锌

说明书

本发明涉及改进的硼酸锌组成，更详细地说，本发明提供一种新的具有高脱水温度的水合硼酸锌，所述的高脱水温度为在高温下与塑料和橡胶混合提供显著的好处。本发明也提供为在更高温度下混合提供好处的无水态硼酸锌。

许多不同的水合硼酸锌是已知的，并且有些作为各种聚合物的阻燃剂和防烟剂得到工业上的应用。水合硼酸锌也用作涂料的抗腐蚀颜料并已显示出达到许多应用的制霉和抑菌性能。

已知的水合硼酸锌包括ZnO·B₂O₃·H₂O、2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O、2ZnO·3B₂O₃·7H₂O、3ZnO·5B₂O₃·14H₂O(有时指2ZnO·3B₂O₃·9H₂O)、ZnO·B₂O₃·2H₂O、ZnO·5B₂O₃·4.5H₂O、2ZnO·3B₂O₃·3H₂O和6ZnO·5B₂O₃·3H₂O。参见Supplement to Mellor′s Comprehensive Treatiseon Inorganic and Theoretical Chemistry，V卷，A分册，577-578页，Longman Group Ltd(1980)。关于无水硼酸锌参见572-576页。这些硼酸锌水合物的某些具有工业价值，尤其是作为聚合物、橡胶和涂料的阻燃剂和防烟剂。由于许多塑料和橡胶混合要求高温，2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O的较高的脱水温度(约290℃)提供一个显著超过其他市售水合硼酸锌的优点。但是，近来发展的某些工程塑料需要在约300-400℃范围内的更高温度下加工，这就需要有一种具有更高脱水温度的硼酸锌。

本发明提供一种新的具有较高脱水温度的结晶水合硼酸锌，较高脱水温度使它尤其可用于需要在高温下加工的聚合物。本发明也提供无水态的硼酸锌。

本发明的水合硼酸锌具有化学式4ZnO·B₂O₃·H₂O。它是结晶固体，具有极低的水溶性并具有开始于约415℃同时在高于425℃出现迅速丧失的脱水温度。这样高的脱水温度使这种组成物尤其适合用作需要高加工温度的聚合物的添加剂，所述聚合物例如聚砜、聚酰胺-酰亚胺、聚酮、聚醚酮和多芳基化合物。该化合物的水溶性显著低于其他已知的水合硼酸锌。

可以用各种各样的方法很容易地制备本发明的硼酸锌水合物。目前优先选用的生产方法包括氧化锌与近似化学计算量的硼酸(2∶1mol比)在高温下于水中、按反应式进行反应。

反应最好在接近混合物的沸点进行并且借助预先制备的籽晶存在加速反应。起始反应混合物的浓度应当大于约5％(按起始反应物的重量)，以便形成一个相当快的反应速度。最好，反应混合物在10-20％(按重量)范围内使用，因为反应混合物仅需要在水中回流几小时就达到结束。为了保证氧化锌在反应中完全耗尽，也优先使用少量摩尔过量(大约5％)的硼酸。通过过滤很容易从冷却的反应溶液中分离出所需要的水合硼酸锌产物，进行干燥而得到结晶产物。也已发现，当硼酸至少以两个单独部分加入沸水中的氧化锌，从而保持反应混合物的pH高于约5.5，并在反应期间充分搅拌或混合反应混合物时，得到更一致的产物。