一种高活度氢氧化锌的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高纯度、高活性氢氧化锌的制备及存储技术，以向反应釜中同时滴加硫酸锌、液碱的方式制备氢氧化锌，通过调控液碱的加入速度，体系的酸碱度，提高搅拌效率使硫酸锌、液碱瞬时充分混合，可生成胶体态氢氧化锌，整个反应过程始终保持氮气氛围，制备得到的产品粒径小，反应活性高。为防止氢氧化锌在存储过程中发生变质老化，本发明专利技术同时提供了一种纯水封存储技术。本发明专利技术制备工艺简单，反应条件温和，后处理工艺简便，具有很强的可操作性和可重复性，便于进行工业化生产。制备得到的氢氧化锌产品粒径小，具备超高的比表面积，可大幅度提高其反应活性，并以创新的存储技术延长了氢氧化锌的高活性保持时间。

A preparation method of high activity zinc hydroxide

The invention discloses a preparation and storage technology of high purity and high activity zinc hydroxide. Zinc hydroxide is prepared by simultaneously dropping zinc sulfate and liquid alkali into the reactor. By adjusting the adding speed of liquid alkali, the acidity and alkalinity of the system, and improving the stirring efficiency, zinc sulfate and liquid alkali are instantaneously fully mixed, and colloidal zinc hydroxide can be formed, and nitrogen gas is maintained throughout the reaction process. In the atmosphere, the prepared product has small particle size and high reactivity. In order to prevent the deterioration and aging of zinc hydroxide during storage, the invention also provides a pure water seal storage technology. The invention has simple preparation process, mild reaction conditions, simple post-treatment process, strong operability and repeatability, and is convenient for industrial production. The prepared zinc hydroxide product has small particle size and super high specific surface area, which can greatly improve its reactivity, and prolong the high activity retention time of zinc hydroxide by innovative storage technology.

【技术实现步骤摘要】
一种高活度氢氧化锌的制备方法
本专利技术涉及一种化合物的制备方法，具体涉及一种高活度氢氧化锌的制备，属于无机合成领域。
技术介绍
硼酸锌阻燃剂是一种新型的、性能优异的阻燃剂，外观呈白色结晶粉末，具有热稳定性高、粒度细、体积质量小、易分散、无毒等显著特点，可广泛应用于高层建筑的橡胶配件、电梯电缆、电缆塑料护套、电器塑料、地毯、电视机外壳和零件、船舶涂料及纤维织物中。在阻燃酚醛塑料、阻燃涂料、阻燃聚氯乙烯电缆护套中，硼酸锌阻燃剂已达到了较满意的阻燃要求。氢氧化锌-硼酸法是制备硼酸锌的方法之一，该方法以水为介质，将氢氧化锌和硼酸于100～260℃条件下反应，保温反应6～10h后冷却过滤，再用热水洗涤，过滤，100～110℃下干燥，获得粉末状产品，反应式为：2Zn(OH)2+6H3BO3→2ZnO·3B2O3·3.5H2O+7.5H2O。与硼砂-锌盐法比较，此法产物单一，工艺简单，母液可循环使用，收率可达95％左右。因此，本工艺的优点是硼的利用率高，没有副产品和三废产生。不足之处是所需Zn(OH)2往往需要用锌盐现场制备，在生产成本及稳定性方面缺乏竞争力，严重限制了该方法的推广与应用。近年来，有一些关于氢氧化锌制备方法的专利报道，哈尔滨工业大学韩晓军等人提出来一种制备空心花状氢氧化锌的方法及利用空心花状氢氧化锌制备空心花状氧化锌的方法(专利号：201510955293)，通过制备硫酸锌晶体的乙醇分散液，然后将氨水加入到硫酸锌晶体的乙醇分散液中，搅拌，清洗；中南大学刘小鹤、马丹等人公开了一种层状氢氧化锌、氧化锌纳米锥的制备及玻璃方法(专利号：201610917575.9)，通过将金属锌盐、碱源及阴离子型表面活性剂混合后于纯水体系中进行水浴加热，反应得到形貌均一的层状氢氧化锌纳米锥。以上制备方法工艺繁琐、控制难度较大，且制备得到的氢氧化锌的反应活度对于硼酸锌的制备要求仍存在一定的差距，严重影响了氢氧化锌参与反应的效果，且难以较好存储。因此研究一种简单、高效、性能好的高活度氢氧化锌的制备及存储技术具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种制备高活度氢氧化锌的制备方法。本专利技术还提供了上述一种高活度氢氧化锌的存储技术。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种高活度的氢氧化锌的制备方法，是以硫酸锌和液碱为主要原料，通过调节进料速度、体系酸碱值、搅拌速度来控制和监测反应，通过氮气气氛、密闭反应来保证产品的纯度。一种高活度的氢氧化锌的制备方法，其步骤为：同时向反应釜中滴加硫酸锌溶液和氢氧化钠溶液，控制二者滴加速度，在30-60分钟内加入完毕，采用在线pH计监测反应体系内的pH变化，通过调节硫酸锌与氢氧化钠溶液的相对滴加速度来控制反应过程的pH为6～8；采用推进式搅拌，反应在氮气氛围、密闭条件下进行。优选的，硫酸锌溶液的质量分数为35％，氢氧化钠溶液的质量分数为32％。优选的，硫酸锌和液碱的摩尔比为1：1.9～2.1。优选的，在反应过程中进行氮气除氧、除二氧化碳，反应全程进行氮气保护。优选的，所述搅拌速度为300～500r/min。本专利技术方法通过调节相对进料速度、体系酸碱值等来控制和监测反应，通过氮气氛围密闭反应等来保证产品的纯度。具体的，同时向反应釜中滴加硫酸锌和氢氧化钠溶液，采用在线pH计监测反应体系内的pH变化，通过调节两种物料的相对滴加速度来控制pH值，使两种物料的摩尔比维持1:1，能够充分反应从而避免OH-或Zn2+的残留影响产品纯度。调整搅拌速度使硫酸锌、液碱在较低的浓度下瞬时充分混合，生成胶体态氢氧化锌，粒径极细，具备超高比表面积，大幅度提高其反应活度。专利技术人研究发现氢氧化锌极易与空气中的氧气、二氧化碳接触反应生成碱式碳酸锌，该物质成为无法分离的杂质直接影响了氢氧化锌的反应活度，为进一步提高产品的反应活度，反应过程进行除氧、除二氧化碳操作，避免空气中的氧、二氧化碳与体系中的锌离子反应。优选的，采用经煮沸除氧、注入氮气的纯水将氢氧化锌水封在可密封的桶内，并对桶内剩余空间进行氮气置换，密封存储，可有效延长高活度氢氧化锌的储存时间。本专利技术的有益效果：本专利技术针对用于硼酸-氢氧化锌法工艺制备硼酸锌的氢氧化锌，存在反应活度低和难以存储等问题，严重影响了高品质硼酸锌的制备，本专利技术通过采用硫酸锌和液碱反应制备氢氧化锌，通过调节物料相对滴加速度、体系酸碱度和搅拌形式、速度等控制反应，制备得到的氢氧化锌粒径极细，具有超高的比表面积和反应活性，同时通过氮气保护，避免空气中的氧、二氧化碳等对反应的影响，制备得到高活度的氢氧化锌。由于氢氧化锌中的主要杂质成分碱式碳酸锌无法通过常规检测方法测量其含量，但是可以通过合成硼酸锌产品的热分解曲线中看出是否存在该杂质，碱式碳酸锌的热分解温度为200℃，低于硼酸锌的350℃，所以该杂质的存在会造成硼酸锌在200℃时出现明显的失重现象(具体见本专利技术对比例产品，附图4)。本专利技术同时提供了一种无氧水、氮气氛围储存氢氧化锌的方法。该方法解决了氢氧化锌存在的反应活度低、难以长期储存的问题，合成工艺简单，反应条件温和，产品收率高，环境友好，后处理工艺简便，具有很强的可操作性和可重复性，便于进行工业化生产。附图说明图1是实施例1、实施例3和实施例5的粒径分布图；图2是实施例1相关产品的热重图；图3是实施例1相关产品经纯水封存后的热重图；图4是采用常规方法储存的产品热重图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本专利技术，并不对其内容进行限定。实施例1：向反应釜中滴加质量分数为35％的硫酸锌溶液460g(硫酸锌物质的量为1mol)和质量分数为32％的氢氧化钠溶液237.5g(1.90mol)，采用在线pH计监测反应体系内的pH变化，通过调节液碱的滴加速度来控制pH＝6，采用推进式搅拌，将转速设为300r/min使硫酸锌和液碱瞬时充分混合，生成胶体态氢氧化锌。在整个反应进行过程中，采用氮气保护，避免空气中的氧和二氧化碳与体系中的锌离子反应，影响氢氧化锌产品的纯度。对氢氧化锌产品进行粒径测定，D50粒径为3.60μm。将制备的氢氧化锌用经过煮沸除氧、注入氮气的纯水进行封存，同时对桶内剩余的空间进行氮气置换，密封保存30天后，取样进行硼酸锌的制备，得到的硼酸锌产品与采用密封保存前氢氧化锌制备的硼酸锌进行热重分析，热分解温度分别为351.27℃和351.33℃(见图2、图3)，说明保存后的氢氧化锌仍具备较高活性。实施例2：向反应釜中滴加质量分数为35％的硫酸锌460g(1mol)和质量分数为32％的氢氧化钠溶液243.8g(1.95mol)，采用在线pH计监测反应体系内的pH变化，通过调节液碱的滴加速度来控制pH＝6，采用推进式搅拌，将转速设为400r/min使硫酸锌和液碱瞬时充分混合，生成胶体态氢氧化锌。在整个反应进行过程中，采用氮气保护，避免空气中的氧和二氧化碳与体系中的锌离子反应，影响氢氧化锌产品的纯度。对氢氧化锌产品进行粒径测定，D50粒径为3.87μm。将制备的氢氧化锌经过煮沸除氧、注入氮气的纯水进行封存，同时对桶内剩余的空间进行氮气置换，密封保存。实施例3：向反应釜中滴加质量分数为35％的硫酸锌460g(1mol)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高活度的氢氧化锌的制备方法，其特征在于，是以硫酸锌和液碱为主要原料，通过调节进料速度、体系酸碱值、搅拌速度来控制和监测反应，通过氮气气氛、密闭反应来保证产品的纯度。

【技术特征摘要】
1.一种高活度的氢氧化锌的制备方法，其特征在于，是以硫酸锌和液碱为主要原料，通过调节进料速度、体系酸碱值、搅拌速度来控制和监测反应，通过氮气气氛、密闭反应来保证产品的纯度。2.根据权利要求1所述的一种高活度的氢氧化锌的制备及存储技术，其特征在于，同时向反应釜中滴加硫酸锌溶液和氢氧化钠溶液，控制二者滴加速度，在30-60分钟内加入完毕，采用在线pH计监测反应体系内的pH变化，通过调节硫酸锌与氢氧化钠溶液的相对滴加速度来控制反应过程的pH为6～8；采用推进式搅拌；反应在氮气氛围、密闭条件下进行。3.根据权利要求1或2所述的一种高活度的氢氧化锌...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢文国，岳涛，冯维春，王瑞菲，陈琦，魏凤，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37