本發(fā)明屬于錫基化合物粉體的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種錫酸鋅粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會的進(jìn)步，人們對阻燃劑的要求越來越高，從單一的阻燃發(fā)展到兼具阻燃、消煙、低毒、與環(huán)境兼容、以及對人類健康無害。而大多數(shù)傳統(tǒng)的阻燃劑均難以完全達(dá)到以上要求，如：三氧化二銻存在有毒、增煙、污染環(huán)境、以及可能的致癌性等問題；硼酸鋅對環(huán)境及未出生嬰兒有害。于是，英國國際錫研究所開發(fā)出了新型綠色阻燃消煙劑錫酸鋅以替代之。
錫酸鋅是一種非晶態(tài)固體粉末，主要作為阻燃消煙劑添加在聚合物中可以提高聚合物對“火”的安全性。它具有如下優(yōu)點(diǎn)：①無毒（LD50＞5000 mg/kg）、安全、容易操作；②兼具阻燃作用及消煙作用；③阻燃性能高，添加量少；④能提高聚酰胺的物理機(jī)械性能；⑤與鹵素阻燃劑及阻燃填充劑（氫氧化鋁、氫氧化鎂）之間有良好的協(xié)同效果；⑥顏料適配性無限制；適應(yīng)任何塑料，尤其是高熔點(diǎn)塑料（如：PA9T，PA6T），應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
關(guān)于錫酸鋅的制備：國內(nèi)專利No.200510017855.6（2005年）以低廉的錫化合物為原料，制得粒徑在2～100nm的羥基錫酸鋅，再經(jīng)高溫灼燒后得到納米錫酸鋅；國內(nèi)專利No.201310502881.2（2013年）以廉價(jià)的錫化合物為原料制備了5～100 nm的錫酸鋅；英國專利No.2230255（1990年）以錫酸鈉、氯化鋅、聚丙烯酸鈉為原料制得了羥基錫酸鋅，再經(jīng)焙燒得到錫酸鋅。
以上專利均以傳統(tǒng)的（非微波）外部加熱方式焙燒羥基錫酸鋅，使其脫水而生成錫酸鋅，這種方式存在反應(yīng)溫度高、時(shí)間長、羥基錫酸鋅脫水不均勻等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明提供一種高效簡單的錫酸鋅粉體的制備方法，包括超聲波作用下水溶液中羥基錫酸鋅的連續(xù)流動合成，以及微波作用下羥基錫酸鋅的快速干燥與分解，產(chǎn)出組成均勻、粒徑達(dá)到超細(xì)級的錫酸鋅粉體。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
本發(fā)明的錫酸鋅粉體的制備方法，包括以下步驟：
A、將合成原料錫酸鹽和鋅鹽分別溶于水中，配制成錫酸鹽水溶液和鋅鹽水溶液，將錫酸鹽水溶液和鋅鹽水溶液分別連續(xù)的注入置于超聲發(fā)生裝置中的管式反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中對撞匯合，在超聲波作用下發(fā)生復(fù)分解沉淀反應(yīng)生成羥基錫酸鋅；
B、將排出反應(yīng)器的溶液經(jīng)陳化后，濾取羥基錫酸鋅沉淀，分多次用蒸餾水洗滌羥基錫酸鋅沉淀，當(dāng)洗液檢查無SO42-后，進(jìn)行固液分離，獲得羥基錫酸鋅；
C、將羥基錫酸鋅置于微波下加熱分解，控制分解溫度為100℃～500℃。
所述的微波加熱分解的為0.5小時(shí)～3小時(shí)。
所述的微波加熱分解的溫度為100℃-360℃。
所述的微波加熱分解的溫度為380℃-390℃。
所述的步驟A中合成原料錫酸鹽與鋅鹽的摩爾比為1:0.9～1.1。
所述的步驟A中錫酸鹽的水溶液的濃度為0.2～1.5 mol·L-1，鋅鹽水溶液濃度為0.18～1.65 mol·L-1。
所述的步驟A中的管式反應(yīng)器為水平式反應(yīng)器，并置于水浴槽中，水浴溫度為25℃～40℃。
所述的步驟A中超聲波的功率100-200W，錫酸鹽水溶液和鋅鹽水溶液的流速為2.0-3.5mL/min。
所述的步驟A中錫酸鹽為錫酸鈉、錫酸鉀中的一種；鋅鹽為硫酸鋅、硝酸鋅、醋酸鋅中的一種。
所述的步驟B中羥基錫酸鋅沉淀的洗滌在25℃～40 ℃溫度下進(jìn)行。
本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明將管式反應(yīng)器置于超聲發(fā)生裝置中構(gòu)成反應(yīng)裝置進(jìn)行合成反應(yīng)，原料分兩股進(jìn)入反應(yīng)器，在反應(yīng)器中對撞匯合，并在超聲波的作用下，加快離子之間的碰撞，促進(jìn)各原料分子充分接觸混合，提升復(fù)分解反應(yīng)效率，同時(shí)，利用超聲波進(jìn)一步加強(qiáng)混合效果，配合管式反應(yīng)器能夠加快反應(yīng)速度和反應(yīng)效率，而且，液體對撞并超聲之后，在陳化過程中能夠生產(chǎn)更大更均勻的結(jié)晶顆粒，便于后續(xù)的清洗去除SO42-離子，能夠?qū)⑶逑从萌軇┝拷档鸵槐兑陨稀?/p>
本發(fā)明利用微波加熱技術(shù)使得羥基錫酸鋅發(fā)生分解反應(yīng)，能夠降低反應(yīng)溫度，提升反應(yīng)速度和效率，在100℃時(shí)就能促進(jìn)羥基錫酸鋅分解，制成羥基錫酸鋅復(fù)合材料，在380℃就能使得羥基錫酸鋅完全分解，相對于其他加熱方式更為節(jié)約能源，并且速度更快。并且，反應(yīng)更為均勻，產(chǎn)生的錫酸鋅粒徑均勻，性能更好。
本發(fā)明的錫酸鋅粉體的制備方法，包括在超聲波作用下管式反應(yīng)器中羥基錫酸鋅的連續(xù)流動合成，以及微波作用下羥基錫酸鋅的快速干燥與分解，具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、傳熱面積大、傳熱系數(shù)高、耐高壓、生產(chǎn)能力大、易實(shí)現(xiàn)自動控制、返混小、容積效率高等特點(diǎn)，且能耗低，更有利于對產(chǎn)品的開發(fā)利用。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例1
本發(fā)明的錫酸鋅粉體的制備方法，包括以下步驟：
A、將0.3kg錫酸鈉和0.14kg硫酸鋅分別溶于水中，配制成濃度為0.2 mol·L-1的錫酸鈉和濃度為0.18mol·L-1硫酸鋅的水溶液，將錫酸鈉水溶液和硫酸鋅水溶液分別連續(xù)的注入置于超聲發(fā)生裝置中的管式反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中對撞匯合，在超聲波作用下發(fā)生復(fù)分解沉淀反應(yīng)生成羥基錫酸鋅；
B、將排出反應(yīng)器的溶液經(jīng)陳化后，濾取羥基錫酸鋅沉淀，在25℃下分多次用2000ml蒸餾水洗滌羥基錫酸鋅沉淀，當(dāng)洗液檢查無SO42-后，進(jìn)行固液分離，獲得羥基錫酸鋅；
C、將羥基錫酸鋅置于微波下加熱分解，控制分解溫度為100℃，時(shí)間為0.5小時(shí)。
所述的步驟A中的管式反應(yīng)器為水平式反應(yīng)器，并置于水浴槽中，水浴溫度為25℃。
所述的步驟A中超聲波的功率100W，錫酸鹽水溶液和鋅鹽水溶液的流速為2.0mL/min。
實(shí)施例2
本發(fā)明的錫酸鋅粉體的制備方法，包括以下步驟：
A、將0.3kg錫酸鉀和0.3kg硝酸鋅分別溶于水中，配制成濃度為0.5mol·L-1的錫酸鉀和濃度為0.5mol·L-1硝酸鋅的水溶液；將錫酸鉀水溶液和硝酸鋅水溶液分別連續(xù)注入置于超聲發(fā)生裝置中的管式反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中對撞匯合，在超聲波作用下發(fā)生復(fù)分解沉淀反應(yīng)生成羥基錫酸鋅；
B、將排出反應(yīng)器的溶液經(jīng)陳化后，在28℃溫度下分多次用2500ml蒸餾水洗滌羥基錫酸鋅沉淀，洗液檢查無SO42-后，進(jìn)行固液分離，獲得羥基錫酸鋅；
C、將羥基錫酸鋅在微波下加熱分解，控制分解溫度溫度為360℃，時(shí)間為2.4小時(shí)。
所述的步驟A中的管式反應(yīng)器為水平式反應(yīng)器，并置于水浴槽中，水浴溫度為28℃。
所述的步驟A中超聲波的功率125W，錫酸鹽水溶液和鋅鹽水溶液的流速為2.5mL/min。
實(shí)施例3
本發(fā)明的錫酸鋅粉體的制備方法，包括以下步驟：
A、將0.30kg錫酸鈉和0.20kg醋酸鋅分別溶于水中，配制成濃度為0.8mol·L-1的錫酸鈉和濃度為1mol·L-1醋酸鋅的水溶液，將錫酸鈉水溶液和醋酸鋅水溶液分別連續(xù)的注入置于超聲發(fā)生裝置中的管式反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中對撞匯合，在超聲波作用下發(fā)生復(fù)分解沉淀反應(yīng)生成羥基錫酸鋅；
B、將排出反應(yīng)器的溶液經(jīng)陳化后，濾取羥基錫酸鋅沉淀，在30℃下分多次用1800ml蒸餾水洗滌羥基錫酸鋅沉淀，當(dāng)洗液檢查無SO42-后，進(jìn)行固液分離，獲得羥基錫酸鋅；
C、將羥基錫酸鋅置于微波下加熱分解，控制分解溫度為380℃，時(shí)間為1.6小時(shí)。
所述的步驟A中的管式反應(yīng)器為水平式反應(yīng)器，并置于水浴槽中，水浴溫度為30℃。
所述的步驟A中超聲波的功率150W，錫酸鹽水溶液和鋅鹽水溶液的流速為2.8mL/min。
實(shí)施例4
本發(fā)明的錫酸鋅粉體的制備方法，包括以下步驟：
A、將0.30kg錫酸鉀和0.16kg硫酸鋅分別溶于水中，配制成濃度為1 mol·L-1的錫酸鉀和濃度為1.5mol·L-1硫酸鋅的水溶液，將錫酸鉀水溶液和硫酸鋅水溶液分別連續(xù)的注入置于超聲發(fā)生裝置中的管式反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中對撞匯合，在超聲波作用下發(fā)生復(fù)分解沉淀反應(yīng)生成羥基錫酸鋅；
B、將排出反應(yīng)器的溶液經(jīng)陳化后，濾取羥基錫酸鋅沉淀，在35℃下分多次用1600ml蒸餾水洗滌羥基錫酸鋅沉淀，當(dāng)洗液檢查無SO42-后，進(jìn)行固液分離，獲得羥基錫酸鋅；
C、將羥基錫酸鋅置于微波下加熱分解，控制分解溫度為390℃，時(shí)間為1小時(shí)。
所述的步驟A中的管式反應(yīng)器為水平式反應(yīng)器，并置于水浴槽中，水浴溫度為35℃。
所述的步驟A中超聲波的功率165W，錫酸鹽水溶液和鋅鹽水溶液的流速為3.0mL/min。
實(shí)施例5
本發(fā)明的錫酸鋅粉體的制備方法，包括以下步驟：
A、將0.26kg錫酸鈉和0.30kg硝酸鋅分別溶于水中，配制成濃度為1.5mol·L-1的錫酸鈉和濃度為1.65mol·L-1硝酸鋅的水溶液，將錫酸鈉水溶液和硝酸鋅水溶液分別連續(xù)的注入置于超聲發(fā)生裝置中的管式反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中對撞匯合，在超聲波作用下發(fā)生復(fù)分解沉淀反應(yīng)生成羥基錫酸鋅；
B、將排出反應(yīng)器的溶液經(jīng)陳化后，濾取羥基錫酸鋅沉淀，在40℃下分多次用2200ml蒸餾水洗滌羥基錫酸鋅沉淀，當(dāng)洗液檢查無SO42-后，進(jìn)行固液分離，獲得羥基錫酸鋅；
C、將羥基錫酸鋅置于微波下加熱分解，控制分解溫度為500℃，時(shí)間為0.5小時(shí)。
所述的步驟A中的管式反應(yīng)器為水平式反應(yīng)器，并置于水浴槽中，水浴溫度為40℃。
所述的步驟A中超聲波的功率200W，錫酸鹽水溶液和鋅鹽水溶液的流速為3.5mL/min。