引言
硼酸鋅是一種新型高效無機阻燃劑。它在250℃以上仍能保留結(jié)晶水，熱穩(wěn)定性好，既能阻燃，又能抑煙，并能消滅電弧，因此被廣泛應用于各種纖維、樹脂、橡膠制品、電器絕緣材料、電線、電纜、防銹漆等方面的阻燃。硼酸鋅的組成隨著合成工藝條件的不同而變化，它的組成有2ZnO·3B2O3·7HzO、2ZnO·3B2O3·3.5HzO、3ZnO·3B2O3·5HzO、ZnO·B2O3·2H2O等。硼酸鋅的合成方法很多，常用的方法有:(1)以氫氧化鋅和硼酸為原料合成;(2)以鋅鹽和硼砂為原料合成;(3)以氧化鋅和硼酸為原料合成;(4)以鋅鹽、硫酸和硼砂為原料合成;(5)氧化鋅、硫酸、硼砂為原料合成、在這些合成方法中，都存在需要除去過量酸堿和氯化鈉、硫酸鈉雜質(zhì)的問題，在溶劑蒸發(fā)和干燥中還存在結(jié)晶和團聚問題，無法滿足納米級硼酸鋅的制備需要。
楊樹適應性強、分布廣、早期速生，楊木紋理細致均勻、材質(zhì)較軟、易干燥、加工性能好，在木材工業(yè)中，主要用于鋸材、單板、膠合板、家具、包裝箱、火柴桿等方面。目前我國楊樹人工林面積為6.66x108m2，超過其他國家楊樹人工林面積的總和。因此，楊木將成為我國室內(nèi)裝飾及家具用木材的主要來源，楊木阻燃處理技術(shù)的研究迫在眉睫。為此，本文利用氧化鋅和硼酸的固相反應制備超細硼酸鋅阻燃劑，并以楊木粉為對象研究它的阻燃性能，為溶解性較大的鹽類納米粒子的合成探索一條新途徑[1]。
硼酸鋅的固相合成
按一定物質(zhì)的量分數(shù)稱取氧化鋅和硼酸，分別置于100mL瑪瑙研缽中研磨30min,然后將研磨后的氧化鋅和硼酸混合后再研磨反應30min以上，制得不同組成的超細硼酸鋅。
阻燃實驗
用電子天平稱量0.100g硼酸鋅阻燃劑和0.900g楊木粉，裝入已恒重的坩堝中充分混合均勻;同時稱量一個1.000g的楊木粉空白樣，做對照實驗.將坩堝用坩堝架放入已恒溫400°C的箱式電阻爐里灼燒30min。取出，冷卻至室溫，用電子天平稱量，記錄灼燒成炭量。
結(jié)果
分別按物質(zhì)的量之比為1:1、1:2、2:1、3:2、2:3、4:3準確稱取氧化鋅和硼酸，通過固相反應制備0.100g硼酸鋅，再分別與0.900g楊木粉在坩堝中充分混合均勻，用坩堝架置于已恒重的至400°C的箱式電阻爐中灼燒30min.通過灼燒實驗，可以計算出硼酸鋅處理楊木粉在400°C灼燒30min的成炭率。利用阻燃處理楊木粉的灼燒成炭率研究氧化鋅和硼酸的配比對超細硼酸鋅阻燃性能的影響規(guī)律、結(jié)果列于下圖中[1]。
根據(jù)木材阻燃的炭量增加理論，所得剩余物質(zhì)越多即成炭率越高，說明阻燃效果越好.實驗盡可能在相同溫度，相同時間內(nèi)灼燒，取出后冷卻時間也要相同，可以減小實驗誤差。由下圖可以看出氧化鋅物質(zhì)量含量分數(shù)為0.5的硼酸鋅(氧化鋅與硼酸的物質(zhì)的量之比為1:1) 對楊木粉阻燃的成炭率最高，說明氧化鋅與硼酸的物質(zhì)的量之比為1:1制備的硼酸鋅阻燃劑的阻燃效果最好。
參考文獻
[1] 胡云楚,吳志平,孫漢洲,等. 固相反應合成超細硼酸鋅阻燃劑[J]. 無機材料學報,2006,21(4):815-820. DOI:10.3321/j.issn:1000-324X.2006.04.009.