CN101302014B - 超细磷酸硼的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低能耗有效生产高纯度超细磷酸硼的方法。以硼酸和磷酸为原料，以有机溶剂为媒介，本发明提供的磷酸硼制备包括将硼酸、磷酸与有机溶剂混合，在催化剂存在或无催化剂的条件下进一步完成蒸馏、除溶剂、干燥处理等工艺过程，获得高质量的超细硫酸硼产品。采用本方法制备的磷酸硼，原材料、人工、能耗综合成本低于已知其它生产方法的相应成本，生产过程除水以外无任何其它副产物，不造成环境污染；生产过程在较低的温度下完成，节省大量的能源；产品纯度高。本发明的工艺方法具有环保和节能的双重意义。

Description

超细磷酸硼的生产方法

技术领域

本发明涉及超细磷酸硼的制备方法，特别是涉及一种新的节环保的化工合成的超细磷酸硼的生产方法。

背景技术

磷酸硼产品作为有机合成催化剂、裂解催化剂、高分子材料阻燃剂、热稳定性颜料、陶瓷材料、涂料、石油添加剂、防腐剂、酸性净化剂、燃料电池的脱凝电解质、制造硼氢化钠的原料具有重要的应用工业价值。目前磷酸硼现有的的主流合成方法采用硼酸与磷酸反应体系。意大利(Giorgini，M.；Morelli，F.；Tartarelli，R.Annali di Chimica，1968，58(12)，1465-9)、前苏联(Vol’fkovich，S.I.；Al Shenavi，H.；Kubasova，L.V.；Zhuravleva，M.P ZhurnalPrikladnoi Khimii 1972，45(10)2137-40)、加拿大(Keary，C.；Moffat，J.B.Journal of Colloid and Interface Science，1992，154(1)，8-16)、以色列(Ashboren，D.Isreal Journal of Chemistry，1974，12(4)，831-7)、土耳其(Baykal，A.；Kizilyalli，M.；Toprak，M.Turkish Journalof Chemistry，2001，25(4)，425-432)等，是采用该反应体系通过直接锻烧制备磷酸硼，消耗能源多，产品纯度有限。

其它合成方法虽各有特色，但普遍成本高，不适合于生产，目前现有的生产方法基本沿用了早期的合成反应，生产消耗的能源多、时间长而且出产的产品纯度不是很高(93~97％)。在能源价格居高不下的时代，高效节能的新一代生产工艺急待产生取代现有合成技术。

发明内容

本发明的目的是充分利用硼酸、磷酸资源，克服现有生产工艺中的不足，提供无污染、有节能价值的生产高纯度磷酸硼的化学合成方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：一种磷酸硼的制备方法，原料包括硼酸、磷酸及媒介，合成反应过程包括混料、升温回流、蒸馏、除溶剂、干燥处理等工艺过程，其特征在于：生产过程只有水为副产物，反应混合物除水过程包括简单蒸馏、减压蒸馏、共沸蒸馏等过程中的一种或数种；合成既可采用催化剂也可在无催化剂存在的情况下完成；合成既可采用助剂也可在无助剂存在的情况下完成。采用的催化剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯硫酸钠等表面活性剂、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丙基溴化铵、四乙基溴化铵、四乙基氯化铵等季铵盐中的一种或数种。采用的助剂包括乙二醇、二乙二醇、丙三醇、丁醇、戊醇等一元或多元醇中的一种或数种。按权力要求1中所述的方法，采用的媒介包括有机溶剂，媒介与硼酸、磷酸之和的比例为1∶0.1～2.5。反应结束后有机媒介通过固液分离除去，剩余微量有机媒介通过真空干燥方法去除干净。产品的干燥温度在-50摄氏度～150摄氏度。磷酸硼的细度可达至10000目。

本发明提供的生产方法有益效果是：有机媒介可回收获得重复使用，生产过程可为间歇式也可为连续式，方法简便，原料设备成本低，生产周期短，无有害副产物(唯一副产物为水)，产品纯度高，产率高，是易于工业化生产高质量磷酸硼的有效手段。本发明的方法不但节省大量能源，利于环保，而且产品具有高纯度、超细粉体的特征。

下面对本发明做进一步叙述。

采用本法的磷酸硼的制备过程包括下述步骤：

第一，原料的混合配制过程：硼酸、磷酸以等当量配制，与有机媒介、催化剂、助剂在搅拌条件下获得充分混合制备成悬浮液。

第二，物料的去水过程：将上述悬浮液通过加热达到沸腾，馏份经过冷却、有机相与水相达到分离状态，将水相经过处理达到环保标准后排放或获得适当应用。有机相获得循环使用。

第三，反应结束后，将反应混合物进行冷却、固液分离除去有机物，剩余固体通过干燥获得磷酸硼产品。

第四，固体的真空干燥过程：产品在室温~150摄氏度之间进行抽真空干燥。

具体实施方式：

实施例1：

取一个100毫升圆底烧瓶，加入甲苯、13.5克磷酸、7.23克H3BO3、催化剂和助剂，混合均匀。加热蒸馏4小时；停止加热。抽过滤，固体真空干燥，获得白色粉末状固体。产品的X-光衍射相图与文献报导一致。SEM照片显示固体为颗粒直径1~3微米的超细粉体。

实施例2：

取一个100毫升圆底烧瓶，加入苯、13.5克磷酸，搅拌混合均匀，再加入7.23克H3BO3，混合均匀。加热进行共沸蒸馏7小时；停止加热、冷却至室温、去除溶剂，固体产品经过干燥、粉碎后获得得到白色粉末状固体。产品的X-光衍射相图与文献报导一致。

Claims (4)

1.一种磷酸硼的制备方法，原料包括硼酸、磷酸及媒介，合成反应过程包括混料、升温回流、蒸馏、除溶剂、干燥处理工艺过程，其特征在于：生产过程只有水为副产物，反应混合物除水过程包括简单蒸馏、减压蒸馏、共沸蒸馏过程中的一种或数种；合成采用催化剂存在的情况下完成；合成采用助剂存在的情况下完成，采用的催化剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯硫酸钠、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丙基溴化铵、四乙基溴化铵、四乙基氯化铵中的一种或数种；采用的助剂包括乙二醇、二乙二醇、丙三醇、丁醇、戊醇中的一种或数种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采用的媒介包括有机溶剂，媒介与硼酸、磷酸之和的比例为1∶0.1～2.5。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应结束后，媒介通过固液分离除去，剩余微量有机媒介通过真空干燥方法去除干净。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：产品的干燥温度在-50摄氏度～150摄氏度。