DD220950A1

DD220950A1 - Verfahren zur herstellung von metallboraten

Info

Publication number: DD220950A1
Application number: DD25586183A
Authority: DD
Inventors: Alfred Hopp; Barbara Hopp
Original assignee: Greiz Doelau Chemie
Priority date: 1983-10-21
Filing date: 1983-10-21
Publication date: 1985-04-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallboraten, die vorwiegend als Flammschutzmittel in Polymeren, insbesondere PVC, gesaettigten und ungesaettigten Polyestern, Epoxidharzen, Polyamiden, Polyurethanen und natuerlichen und synthetischen Elastomeren, meist in Kombination mit Antimontrioxid, verwendet werden. Ziel- und Aufgabenstellung der Erfindung bestehen darin, durch Veraenderungen der Rohstoffkomponenten sowie der technologischen Bedingungen ein Verfahren zur Herstellung von Metallboraten zu entwickeln, welches sich sowohl hinsichtlich der Materialoekonomie als auch der Kornstruktur des erhaltenen Produktes sichtbar vom Stand der Technik abhebt. Erfindungsgemaess wird dies dadurch geloest, dass die Herstellung von Metallboraten durch Direktumsetzung von Oxiden bzw. Hydroxiden von Metallen der 2. Haupt- und Nebengruppe des Periodensystems der Elemente mit einem Gemisch aus o- und m-Borsaeure erfolgt. Das so erhaltene Reaktionsgemisch wird nach vorheriger Zugabe von feinteiliger, hydratisierter Kieselsaeure klassiert, filtriert, oberhalb 80 C heiss gewaschen und anschliessend getrocknet.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallboraten durch Direktumsetzung von Oxiden bzw. Hydroxiden von Metallen der 2. Haupt-und Nebengruppe des Periodensystems der Elemente mit Borsäure.

Die so erhaltenen Metallborate werden vorwiegend als Flammschutzmittel in Polymeren, insbesondere PVC, gesättigten und ungesättigten Polyestern, Epoxidharzen, Polyamiden, Polyurethanen und natürlichen und synthetischen Elastomeren, meist in Kombination mit Antimontrioxid, verwendet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Herstellung von Metallboraten durch Direktumsetzung von Metalloxiden bzw. -hydroxiden mit Borsäure ist bekannt bzw.

geht aus der einschlägigen Literatur bereits hervor.

Großtechnische Bedeutung hat hierbei vor allem ein Verfahren erlangt, bei welchem die Umsetzung in Gegenwart einer feinteiligen, hydratisierten Kieselsäure erfolgt.

Betreffendes Verfahren, welches in der DD-EB 130025 beschrieben wird, zeichnet sich nicht nur durch technologische Einfachheit aus, sondern ermöglicht auch die Herstellung von Metallboraten in hoher Raum-Zeit-Ausbeute.

Obwohl vorstehende Vorteile auch den Gebrauchswert von Metallboraten positiv beeinflussen, kann nicht übersehen werden, daß zwischenzeitlich sowohl die quantitativen Ansprüche der weiterverarbeitenden Industrie zugenommen als auch die Anwendungsgebiete von Metallboraten sich erweitert haben. Derartige Forderungen beziehen sich vornehmlich auf eine

Verbesserung der Kornstruktur. " .

Mit gleicher Dringlichkeit müssen darüber hinaus materialökonomische Aspekte angegangen werden, die sich aus dem erforderlichen Überschuß an Borsäure ergeben.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, Metallborate materialökonomisch vorteilhafter bei gleichzeitiger Verbesserung der Kornstruktur herzustellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Veränderungen der Rohstoffkomponenten sowie der technologischen . Bedingungen ein Verfahren zur Herstellung von Metallboraten zu entwickeln, welches vorgenannter Zielstellung genügt. Erfindungsgemäß lassen sich Metallborate durch Direktumsetzung von Oxiden bzw. Hydroxiden von Metallen der 2. Haupt- und Nebengruppe des Periodensystems der Elemente mit Borsäure in hoher Materialökonomie mit ausgezeichneter Kornstruktur herstellen, wenn die in Gegenwart feinteiliger, hydratisierter Kieselsäure stattfindende Umsetzung unter Verwendung von Borsäure erfolgt, die sich als ein Gemisch von o-und rri'Borsäure darstellt.

Innerhalb des Gemisches hat sich ein m-Borsäureanteil von 15-25% als besonders vorteilhaft herausgestellt, doch werden gute Ergebnisse auch bei einem Anteil von nur 5% bzw. bis 40% erzielt.

Der Gehalt an m-Borsäure während der Direktumsetzung wird durch Reaktionstemperaturen über 95°C bis zum Siedepunkt des Systems, vorzugsweise zwischen 100 und 105⁰C, aufrecht erhalten.

Erfindungswesentlich ist weiterhin, daß das aus der Direktumsetzung hervorgehende Reaktionsgemisch nach vorheriger Zugabe von feinteiliger, hydratisierter Kieselsäure klassiert wird, bevor die eigentliche Filtration erfolgt. Schließlich ist es im Sinne der Zielstellung noch bedeutsam, den sich anschließenden Waschprozeß oberhalb 80"C mit heißem Wasser durchzuführen, um danach den Trockenvorgang einzuleiten.

Ausführungsbeispiele

1. 1847g einer 26,1%igen Borsäurelösung, die 20% als m-Borsäure enthält, werden bei 105⁰C mit 140g Zinkoxid zur Reaktion

, gebracht. Die Reaktionskomponenten werden 4,5 Stunden bei 105⁰C gerührt, und danach werden 4g feinteilige, hydratisierte Kieselsäure hinzugegeben. Nach weiteren 20 Minuten wird das Reaktionsgemisch klassiert, filtriert und bei 90⁰C mit heißem Wasser gewaschen und abgesaugt. Die 30% Restfeuchte werden durch Trocknen entfernt und ein Produkt mit folgenden Parameternerhalten: .

ZnO-Gehalt: 38,1%

B₂O₃-Gehalt: 47,2%

Rückstand auf einem 63 μ Prüfsieb: 0,0002%

2. Man verfährt analog Beispiel 1 und bringt 4563g einer 14%igen Borsäurelösung, die 5% m-Borsäure enthält, mit 673g Bariumhydroxidmonohydrat bei 95°C zur Reaktion. Die Reaktionszeit beträgt 3,5 Stunden, die Menge an hydratisierter, feinteiliger Kieselsäure 22,4g, die Waschtemperatur 85°C.

Nach Entfernen der 38,5% Restfeuchte wird ein Produkt mit folgenden Parametern erhalten: BaO-Gehalt: 58,3%

B₂O₃-GeIIaIt: 29,7% ,

RückstandaufeinemeS^Prüfsieb: 0,19%

-2- 255 861 5

3. Man verfährt analog Beispiel 1 und bringt 5444g einer 24,7%igen Borsäurelösung, die 45% rn-Borsäure enthält, mit 420g ; Zinkoxid bei 109⁰C zur Reaktion. Die Reaktionszeit beträgt 3 Stunden, die Menge ah hydratisierter, feinteiliger Kieselsäure 12g, die VVäschtemperatur 95°C. Nach Entfernen der 29% Restfeuchte wird ein Produkt mit folgenden Parametern erhalten:

Zno-Gehalt: 38,3%

B₂O₃-Gehalt: /46,7% .. ι '' ..· ^"

. Rückstand auf einem 63/α Prüfsieb: 0;0Ö35% ^λ . .

Claims

-1-255 861

Erfindungsansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Metallboraten durch Direktumsetzung von Oxiden bzw. Hydroxiden von Metallen der 2. Haupturid Nebengruppe des Periodensystems der Elemente mit Borsäure in Gegenwart feinteiliger, hydratisierter kieselsäure, gekennzeichnet dadurch, daß die Umsetzung unter Verwendung eines Gemisches von O- und rri-Borsäure erfolgt und das so erhaltene Reaktionsgemisch nach vorheriger Zugabe von feinteiliger, hydratisierter Kieselsäure klassiert, filtriert und oberhalb 80⁰C mit heißem Wasser behandelt und anschließend getrocknet wird.
2. Verfahren zur Herstellung von Metallboraten nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Anteil der m-Borsäure am Borsäuregemisch 5 bis 45%, vorzugsweise 15 bis 25%, beträgt.
3. Verfahren zur Herstellung von Metallboraten nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Umsetzung zwischen 95"C und dem Siedepunkt des Systems, vorzugsweise zwischen 100 und iO5°C, erfolgt.