專利名稱：五氧化二銻分散液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工材料制備技術(shù)范圍，特別涉及可用作特殊阻燃劑、催化劑、表面處理劑的一種五氧化二銻分散液的制備方法。
背景技術(shù)：
US38605823、US3994325、US4348301、US4351741、US5008036、US6040371、EP134708、CN1074945公開報(bào)道的是用不同原料或方法制備以水為介質(zhì)的五氧化二銻分散液，其中US3994325、US6040371、US5008036與本發(fā)明相近。US3994325公開報(bào)道的制造五氧化二銻的方法是將三氧化二銻與脂肪聚羥基醇混合，用過氧化氫氧化，得到一種膠態(tài)五氧化二銻。這種產(chǎn)品的表面活性大，分散欠佳。US5008036公開報(bào)道的方法是在有或者沒有穩(wěn)定劑的情況下，三氧化二銻水淤漿與過氧化氫反應(yīng)，然后加入穩(wěn)定劑，濃縮制得膠態(tài)五氧化二銻。所用穩(wěn)定劑是鏈烷醇胺、鏈烷醇胺鹽、α-羥基羧酸或聚羥基醇。該專利所用的穩(wěn)定劑極性強(qiáng)，與水分子間的作用力大，反應(yīng)混合液粘度高，不利于傳熱，濃縮時(shí)能耗大、速度慢。產(chǎn)物粘度高，在極性有機(jī)溶劑中分散不好，易凝聚或凝膠。US6040371公開報(bào)道的方法是在五氧化二銻溶膠中加入磷酸，分散均勻，加入鏈烷醇胺，然后濃縮至五氧化二銻含量大于50％；或者加入磷酸后先濃縮至五氧化二銻含量大于35％，然后加入鏈烷醇胺，再濃縮至五氧化二銻含量大于50％。在其實(shí)施例中，所用穩(wěn)定劑是三乙醇胺和二乙醇胺，它們與水分子間的作用很強(qiáng)，特別是二乙醇胺，作用更強(qiáng)；磷酸含三個(gè)羥基，也會(huì)增大分散體系粘度，因此存在著與US5008036相同的缺陷和不足。另外，磷酸是中強(qiáng)無(wú)機(jī)酸，游離的酸會(huì)對(duì)金屬設(shè)備有一定的腐蝕作用。
US5182048、KR2003017197-A公開報(bào)道制備五氧化二銻固體膠粒方法，粒徑達(dá)到微米級(jí)。合成纖維的噴絲孔徑可細(xì)至0.15μm，甚至更小，因此粒徑微米級(jí)的五氧化二銻固體膠粒不能用于阻燃纖維的生產(chǎn)。五氧化二銻水分散的液的粒徑一般小于100nm，可用于生產(chǎn)阻燃纖維，分散液在高聚物溶液中的分散性能及粒徑大小對(duì)阻燃纖維的阻燃性能和產(chǎn)品質(zhì)量有明顯影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供能在極性溶劑的高聚物溶液中很好分散的一種五氧化二銻分散液的制備方法。其特征在于把有機(jī)酸和分散穩(wěn)定劑溶于水中，加入三氧化二銻攪拌分散，然后用過氧化氫將三氧化二銻氧化為五氧化二銻，反應(yīng)液經(jīng)濃縮、陳化、濃縮制得含量大于50％的五氧化二銻分散液。工藝過程如下(1).將三氧化二銻按重量比加入自身重量的3～5倍水中，再加入三氧化二銻量1.8～2.2％的有機(jī)酸和2～5％的分散穩(wěn)定劑，攪拌；(2).滴入三氧化二銻量的2～2.4倍，含量為30～50％的過氧化氫，半小時(shí)內(nèi)滴完，進(jìn)行氧化反應(yīng)，升溫至70～95℃反應(yīng)1.5～3.5小時(shí)，形成五氧化二銻的分散溶液；(3).濃縮反應(yīng)液至五氧化二銻含量為28～32％；(4).將濃縮液在60～70℃恒速攪拌條件下陳化1～2小時(shí)；(5).繼續(xù)濃縮反應(yīng)液至五氧化二銻含量大于50％，得產(chǎn)物。
所述有機(jī)酸為乙酸、丁酸或苯甲酸。
所述分散穩(wěn)定劑是極性較弱的環(huán)狀叔胺類物質(zhì)，包括N-羥乙基嗎啉、N-(2-羥丙基)嗎啉、N-羥乙基哌啶和N-乙基嗎啉中的一種或兩種以上的等量混合物。
本發(fā)明的有益效果是1.所用分散穩(wěn)定劑是環(huán)狀叔胺類物質(zhì)、極性較弱，對(duì)五氧化二銻有很好的分散穩(wěn)定作用。它們與水分子間作用力小，反應(yīng)液粘度低，有利于傳熱和水分的蒸發(fā)濃縮，降低能耗，還可降低氧化反應(yīng)時(shí)的用水量，提高單位體積反應(yīng)器的生產(chǎn)力。2.分散穩(wěn)定劑極性的減弱，有利于它和弱性有機(jī)溶劑之間的親合，提高五氧化二銻在弱極性有機(jī)溶液劑中的分散性能，也可擴(kuò)大適用溶劑的范圍。3.制得的五氧化二銻含量大于50％，粒徑1～20nm，粘度小于10mPa·S，pH值6.0～7.0，將五氧化二銻分散液加入極性溶劑的高聚物溶液中，可以制得以五氧化二銻為阻燃添加劑的阻燃纖維。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一種五氧化二銻分散液的制備方法。即把有機(jī)酸乙酸、丁酸或苯甲酸和極性較弱的環(huán)狀叔胺類分散穩(wěn)定劑N-羥乙基嗎啉、N-(2-羥丙基)嗎啉、N-羥乙基哌啶和N-乙基嗎啉中的一種或兩種以上的等量混合物溶于水中，加入三氧化二銻攪拌分散，然后用過氧化氫將三氧化二銻氧化為五氧化二銻，反應(yīng)液經(jīng)濃縮、陳化、濃縮制得含量大于50％的五氧化二銻分散液。工藝過程如下(1).將三氧化二銻按重量比加入自身重量的3～5倍水中，再加入三氧化二銻量1.8～2.2％的有機(jī)酸和2～5％的分散穩(wěn)定劑，攪拌；(2)滴入三氧化二銻量的2～2.4倍，含量為30～50％的過氧化氫，半小時(shí)內(nèi)滴完，進(jìn)行氧化反應(yīng)，升溫至70～95℃反應(yīng)1.5～3.5小時(shí)，形成五氧化二銻的分散溶液；(3).濃縮反應(yīng)液至五氧化二銻含量為28～32％；(4).將濃縮液在60～70℃恒速攪拌條件下陳化1～2小時(shí)；(5).繼續(xù)濃縮反應(yīng)液至五氧化二銻含量大于50％，得產(chǎn)物。
本發(fā)明的方法中，將反應(yīng)液濃縮至五氧化二銻含量28～32％、在恒定攪拌條件下陳化1～2小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間的主要作用是讓五氧化二銻形成穩(wěn)定、均勻的膠粒，另外也可使殘余過氧化氫反應(yīng)完全。在本發(fā)明中，有機(jī)酸的主要作用是反應(yīng)液呈弱酸性。
本發(fā)明所制備產(chǎn)物能分散于其中的高聚物溶液主要是聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酯、聚氨酯等高聚物與N，N-二甲基甲酰胺、N， N-二甲基乙酸胺、甲酰胺、二甲基亞砜、二甲基砜、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、甲醇、乙醇等極性溶劑所形成的溶液。下面再舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1向400g水中加入1.8g乙酸、0.4gN-羥乙基嗎啉，在攪拌狀態(tài)下加入100g三氧化二銻，分散均勻，滴入三氧化二銻量的2～2.4倍，含量為30～50％的過氧化氫，半小時(shí)內(nèi)滴完，升溫至70～95℃反應(yīng)3小時(shí)。常壓濃縮至反應(yīng)液總重352g，在60～70℃恒速攪拌1.5小時(shí)，然后繼續(xù)濃縮反應(yīng)混合液至總重208g，得淺乳色產(chǎn)物。五氧化二銻含量53％，粘度8.9mPa·S，pH值6.3。
實(shí)施例2取300g水，加入1.0g苯甲酸，1.2g乙酸，2.0gN-(2-羥丙基)嗎啉，1.5N-羥乙基哌啶，攪拌，加入100g三氧化二銻，分散均勻，滴入三氧化二銻量的2～2.4倍，含量為30～50％的過氧化氫，半小時(shí)內(nèi)滴完，升溫至80～95℃反應(yīng)2.5小時(shí)。常壓濃縮至反應(yīng)液總重377g，在60～70℃恒速攪拌2.5小時(shí)，然后繼續(xù)濃縮反應(yīng)混合液至總重194g，得淺乳色產(chǎn)物。五氧化二銻含量56％，粘度9.3mPa·S，pH值7.0。
實(shí)施例3用2.2g丁酸、3.0gN-羥乙基哌啶代替例1中的乙酸和N-羥乙基嗎啉，其操作條件不變，可制得產(chǎn)物。
實(shí)施例4用3.0gN-乙基嗎啉代替例1中的N-羥乙基嗎啉，其操作條件不變，可制得產(chǎn)物。
實(shí)施例5用1.50N-羥乙基嗎啉、1.5gN-乙基嗎啉代替例1中的乙酸和N-羥乙基嗎啉，其操作條件不變，可制得產(chǎn)物。
實(shí)施例6用2.0乙酸、1.0gN-羥乙基嗎啉、1.0gN-羥乙基哌啶、1.0gN-乙基嗎啉、1.0gN-(2-羥丙基)嗎啉替例1中的乙酸和N-羥乙基嗎啉，其操作條件不變，可制得產(chǎn)物。
權(quán)利要求
1.一種五氧化二銻分散液的制備方法，其特征在于把有機(jī)酸和分散穩(wěn)定劑溶于水中，加入三氧化二銻攪拌分散，然后用過氧化氫將三氧化二銻氧化為五氧化二銻，反應(yīng)液經(jīng)濃縮、陳化、濃縮制得含量大于50％的五氧化二銻分散液。工藝過程如下(1).將三氧化二銻按重量比加入自身重量的3～5倍水中，再加入三氧化二銻量1.8～2.2％的有機(jī)酸和2～5％的分散穩(wěn)定劑，攪拌；(2).滴入三氧化二銻量的2～2.4倍，含量為30～50％的過氧化氫，半小時(shí)內(nèi)滴完，進(jìn)行氧化反應(yīng)，升溫至70～95℃反應(yīng)1.5～3.5小時(shí)，形成五氧化二銻的分散溶液；(3).濃縮反應(yīng)液至五氧化二銻含量為28～32％；(4).將濃縮液在60～70℃恒速攪拌條件下陳化1～2小時(shí)；(5).繼續(xù)濃縮反應(yīng)液至五氧化二銻含量大于50％，得產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述五氧化二銻分散液的制備方法，其特征在于所述有機(jī)酸為乙酸、丁酸或苯甲酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述五氧化二銻分散液的制備方法，其特征在于所述分散穩(wěn)定劑是極性較弱的環(huán)狀叔胺類物質(zhì)，包括N-羥乙基嗎啉、N-(2-羥丙基)嗎啉、N＝羥乙基哌啶和N-乙基嗎啉中的一種或兩種以上的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于化工材料制備技術(shù)范圍的可用作特殊阻燃劑、催化劑、表面處理劑的一種五氧化二銻分散液的制備方法。即把有機(jī)酸和分散穩(wěn)定劑溶于水中，加入三氧化二銻攪拌分散，然后用過氧化氫將三氧化二銻氧化為五氧化二銻，反應(yīng)液經(jīng)濃縮、陳化、濃縮制得的五氧化二銻含量大于50％，粒徑1～20nm，粘度小于10mPaS，pH值6.0～7.0。與水分子間作用力小，反應(yīng)液粘度低，有利于傳熱和水分的蒸發(fā)濃縮，降低能耗，還可降低氧化反應(yīng)時(shí)的用水量，提高單位體積反應(yīng)器的生產(chǎn)力；提高五氧化二銻在弱極性有機(jī)溶液劑中的分散性能，也可擴(kuò)大適用溶劑的范圍。并將五氧化二銻分散液加入極性溶劑的高聚物溶液中，可以制得以五氧化二銻為阻燃添加劑的阻燃纖維。
文檔編號(hào)C09C3/04GK1544339SQ20031011324
公開日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月11日
發(fā)明者王曉慧, 趙建玲, 李龍土 申請(qǐng)人:清華大學(xué)