北京普天同创生物科技有限公司
改性偏硼酸钡(Barium metaborate)至少含有90%的偏硼酸钡[Ba(BO2)2·H2O],相对分子质量241.0。理论化学组成:Ba为57.O%;B为9.0%;0为32.2%;H为0.8%。改性偏硼酸钡含有一定量的二氧化硅和结晶水。
1.产品性能
白色斜方晶系的晶状粉末。相对密度3.25~3.35。具有阻燃、防锈、抗粉化、耐高温、防火和防霉性能。微溶于水。
改性偏硼酸钡产品由结晶性颗粒组成,粒径在0.35~35um范围波动,平均粒径8um。改性偏硼酸钡有脱水现象,但不吸湿,也不吸收空气中的水分,加热至1050℃时熔融。21℃时水中溶解度最高为0.4%,易溶于盐酸。改性偏硼酸钡具有多重效能,具有阻燃、防锈、防霉、防菌、防污染、抗粉化、防变色等多种优良性能。本品无毒。
2.生产方法
制备偏硼酸钠常用的钡盐有硫化钡、氢氧化钡、氯化钡、碳酸钡和硝酸钡。常用的硼化合物有硼酸、硼砂等。一般工艺有固相混合熔融法和液相沉淀法。
改性偏硼酸钠主要原料使用重晶石、硫化钡和硼砂。
通常将硫化钡和硼砂溶液,在有硅酸钠存在的条件下,进行沉淀反应。即用聚合、无定形,水合二氧化硅(同时含有Si-O-Si,及Si-OH键),加入到水合偏硼酸钡中而生成改性偏硼酸钡。其中主要化学方程式为:
2BaS+Na2B4O7+H2O→2BaB2O4+2NaHS
3.主要原料规格
(1)硼砂(Na2B4O7·1OH20)硼砂化学名称为十水四硼酸钠,相对分子质量为381.37。硼砂为无色半透明晶体或白色结晶粉末。无臭、味咸。密度为1.73g/cm3. 320℃时失去全部结晶水。易溶于水、甘油中,微溶于酒精。水溶液呈弱碱性。硼砂在空气中可缓慢风化。熔融时成无色玻璃状物质。硼砂有杀菌作用,口服对人有害。其产品标准如下:
(2)硫化钡(BaS)硫化钡相对分子质量为169.40。硫化钡为白色等轴晶系立方晶体。灰白色粉末,工业品是浅棕黑色粉末,亦有块状。密度为4.25g/cm3(15℃)。熔点为1200℃ 。溶于水而分解成氢氧化钡及硫氢化钡。水溶液呈强碱性,具有腐蚀性。遇酸类放出硫化氢,与浓酸一起加热分解出硫化氢和硫黄。在潮湿空气中氧化。有毒!其产品标准如下:
指标名称 指标
熔体硫化钡(BaS,>,%) 65
澄清硫化钡液(BaS,g/L) 200(自用)
(3)硅酸钠(Na2Si03)硅酸钠俗称水玻璃、泡花碱,相对分子质量为122.06。硅酸钠为透明的无色或淡黄色、青灰色的黏稠液体。密度为2.4g/cm3 ,熔点为1088℃。能溶于水,遇酸则分解而析出硅酸的胶质沉淀,其无水物为无定形的玻璃状物质。适合于本产品用的硅酸钠产品标准如下。
4.生产工艺
将硫化钡配制成浓度为14~16g/L、温度55~70℃的溶液;硼砂配制成浓度为0.22~0.28g/L、温度为70~85℃的溶液。将物料硼砂、硫化钡并流加到预先装有硅酸钠的合成釜中。使物料间分布得尽量均匀。投料后升温,使物料在110~140℃温度下反应1~6h,反应后冷却至70~80℃。将反应液打入加压过滤器中,母液及洗水通向氧化塔进行空气氧化,抽样符合国家排放标准即可。滤饼送到旋转干燥炉进行干燥,经过适当粉碎后即制得成品。
5.工艺控制
(1)硼酸钡的阴离子中硼的原子数可能相差很大,或一个,或二十个以上。其中硼酸酐的当量数与氧化钡的当量数的比值是硼酸钡的一个重要特性。溶液的pH愈高,则生成物硼酸根离子愈简单,硼原子数就愈少。反之,pH愈低,则硼原子数就愈多。在合成改性偏硼酸钡时,若液相pH>ll,则可制得它的有一定特征的晶体。主要是在结晶时要使pH的变化不大,若pH下降,就会使酸性较强的硼酸盐杂质生成。‘
(2)沉淀过程中的条件,对产品起着决定作用,这些条件包括pH、物料浓度、温度、搅拌方式等。为了得到质量稳定的产品,对各工艺条件需要相对固定。
(3)实践表明,反应完毕的物料不宜长期地、大量地接触水或较长时间在母液中浸泡。这样不仅会使物料损失,结晶长大,晶形转变,还会使物料组成变化,造成产品不符合质量要求。另外,水洗温度过高会使产品发黏,产品颜色发暗。
(4)在150℃以下烘烤,不会脱去结晶水;150℃以上烘烤,产品主要是脱水结构物。可根据对产品结晶水含量的要求,来选择适当的干燥温度和设备。
(5)合成废液中含有硫化物,可采用下列方法处理:
①用此母液代替硫化钠用于造纸是可行的。若按加入改性偏硼酸钡母液以1%硫化钠计,既可降低氢氧化钠2%,又可节约工业硫化钠。
②将母液通过空气氧化,使之氧化成硫代硫酸钠,以达到降纸硫含量,从而符合排放标准。
6.产品标准
7.产品用途
主要用于涂料工业,改性偏硼酸钡在涂料中具有防锈、防霉、防菌、防污染、抗粉化、防止变色、阻燃等作用,系多功能的防锈颜料。
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