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硼化物在轻工业中的应用
[点击量:2926] [作者: admin] [日期:2008-08-24]

  硼化物在轻纺工业中有着广泛的应用。诸如作为树脂后整理用的高效催化剂,也可作为阻燃整理的阻燃剂,在电镀、照相器材、洗涤剂的生产中更是不可缺少的原料之一。

  据统计,20世纪90年代初,在日用玻璃、日用搪瓷、灯泡、玻璃仪器及其它轻工业部门,硼砂、硼酸的用量,分别占总消耗量的39.2%和35.30%;而美国早于20世纪80年代末在玻璃和陶瓷行业的消费量就达19.33万吨(以B2O3计),而到21世纪初,消费比例竟达到71%。肥皂洗涤和漂白消费量为3.17万吨,占总消费量的8.97%;日本则于同一时期在玻璃、陶瓷、搪瓷方面的用量达5.9万吨,占总消费量的74.6%,清洗和漂白用量在0.1万吨,占总量的1.3%;而当时西欧的消费是近1/3硼酸盐用于肥皂、洗涤剂漂白,消费量为55万吨四水过硼酸钠,5.5万吨一水过硼酸钠。而到21世纪初,世界硼酸盐市场消费量中洗涤剂、肥皂和个人护理就占总消费量的15%。

  1. 1. 电镀工业

  电镀工业中,氟硼酸、氟硼酸盐类、硼砂、硼酸都是金属电镀时电解液的组成物和添加物。如铬、铁、镍、铜、锌、镉、锡、铟、铅等金属的电镀,就要用到上述氟硼酸及氟硼酸盐。

  ⑴ 氟硼酸及氟硼酸盐电镀液

  1. a. 氟硼酸铜 所用电镀液1L的配方:15%氟硼酸铜1000g,42%氟120g,硼酸25g。45%的水溶液为深蓝色液体,分两种型号,如A型:供锡/铅/铜三系合金电镀用以制造轴承;N型:供镀铜用于制造电缆、照相凹板、印刷辊筒。电镀时所用阳极电解铜,是在温度25~75℃,阴极电流密度10~50A/cm2条件下进行的。
  2. b. 氟硼酸铅 它是无色水溶液,主要用于锡/铅低温焊及镀铅。主要用于电镀印刷电路板、船用蓄电池及汽车零件。用作锡/铅电镀时,电镀温度20~30℃,电流密度1~2.5A/cm2,阴极/阳极为1/1,阴极锡/铅为60/40,所用电镀液1L的组成为:45%Pb(BF4)236g,45%Sn(BF4)82g,42%HBF4840g,硼酸25g。用作镀铅时,电镀温度20~30℃,电流密度0.5~5A/cm2。阴极电解铅,制备1L电镀液的组成450g,42%HBF4120g,硼酸25g,明胶0.1g。
  3. c. 氟硼酸镍 可用来制备富金属的镍电解液,这种氟硼酸盐电解液的金属浓度,一般为12g/L,所使用的电流密度平均比硫酸盐电解液高。典型的氟硼酸镍电解液组成是:氟硼酸镍(1.291~1.936)×103mol/m3(300~450g/L),氟硼酸(0.0569~0.455)×103mol/m3(5~40g/L),硼酸(0.485~0.647)×103mol/m3(30~40g/L)。电镀工作条件是:pH值2.0~3.5,工作温度40~80℃。氟硼酸镍电解液一般用在厚层镀镍及电铸上。

  ⑵ 硫酸盐电镀液

  电镀镍的硫酸盐配方组成:硫酸镍1.880×103mol/m3(310g/L),氯化镍3.86×103mol/m3(50g/L),硼酸0.647×103mol/m3(40g/L)。这类电镀液中还可加入其它相应的添加物,如防气孔剂以及需要加入光亮剂等。电镀液允许在温度40~70℃,pH值3~4,电流密度10~30A/cm2的条件下使用。上述工艺条件根据零件的类型以及工件和电镀液运转的程度而定。可进一步提高金属和硼酸的浓度,在设备条件允许的情况下(主要是加强阴极运动条件),电流密度可达到8~15A/cm2或更大些。

  1. 2. 照相器材

  在照相器材中应用较多的硼化物品种如:硼砂、硼酸、偏硼酸钠等。

  硼砂由于性能柔和,在显影液中作为辅助以调节碱性之用。如作为冲洗电影及其它小型底片用的普通微粒显影液(D76式),性质甚柔,能使银粒微细,但显影时间长,宜于在罐中或箱中使用。该显影液的配方组成:温水750mL(水温50℃)米吐尔2g,亚硫酸钠(无水)150g,海得罗几奴5g,硼砂2g,加冷水至1000mL。

  定影液的配方:酸性坚膜定影液(底片、照片适用),温水(50℃)600 mL,大苏打(即海波)240g,亚硫酸钠(无水)15g,醋酸48mL,硼酸(结晶体)7.5g,钾铬矾15g,加冷水至1000mL。此溶液的配置应按照上述次序,逐一溶解配成,切不可颠倒。

  彩色底片的加工配方:柯达C-22代用配方的彩色显影液,偏硼酸钠35g,六偏磷酸钠6g,无水亚硫酸钠2.5g,碘化钾0.006g,苯甲醇8.5mg,磷酸三钠2.5g,溴化钾1.5g,CD37.8g,水加至1000mL,pH值控制在10.5~10.6。

  1. 3. 家用洗涤剂

  在家用洗涤剂中,使用的硼酸盐有过硼酸钠、硼砂等,前者有增强洗涤作用及漂白作用,后者硼砂作为洗涤剂的添加剂,主要起缓冲作用及防治结块,美国和国内都有加入细粉硼砂的配方。家用洗涤剂的典型配方如下:

  配方一,用于喷雾干燥、去垢、家用手洗的洗衣粉的组成为:烷基苯磺酸25份(经烧碱中和),三聚磷酸钠15份,焦磷酸钠10份,CMC(以60%计)2.5份,硅酸钠(无水)15份,光学增白剂0.2份,硫酸钠32.7%,经喷雾干燥后,按下列比例加入过硼酸钠,喷雾干燥粉90份,过磷酸钠10份。

  配方二,硬水区、低泡、洗衣机用粉,混合并加热至45℃。A.十二烷基苯磺酸(100%)11.6,蒸馏的牛油脂肪酸6.4,在粉料混合器中和下列硫酸盐混合物:三聚磷酸钠10,焦磷酸四钠5;B.轻质纯碱:CMC(以66%计)2,均匀时,在搅拌下加入A,十二烷基苯磺酸和牛油脂肪酸混合物经分散后,立即一次加入,次氯酸钠2,硅酸钠(40%)8,混合后,磨细,在按下列比例加入混合器中:磨细的粉90,过硼酸钠90,光学增白剂0.15。

  去污的粉状洗手剂的配方:纯皂粉或浓缩洗涤粉26份,磨料70份,硼砂4份。

  1. 4. 树脂整理用高效催化剂

  化纤织物及中长纤维在后整理——树脂整理中所用高效催化剂氟硼酸钠及氟硼酸铵就是明显的一例。织物的树脂后处理-防缩防皱整理,实际上是纤维素与树脂整理剂 之间的交联反应。同时对降低临界反应温度和缩短反应时间都起到了很大作用。氟硼酸钠及氟硼酸铵是实现树脂整理快速、短流程。降低能耗、改进织物的质量和手 感的一种优良的催化剂品种。在应用的硼酸盐中还有氟硼酸镁、氟硼酸锌等。硼酸盐中如偏硼酸钠可用于高温快速焙烘树脂整理工艺,同时没有泛黄现象。硼砂作缓 冲剂的混合催化剂,他能加速树脂与织物纤维的交联速度,同时使织物不会发生泛黄变色。现将配方举例如下:

    1. ①    氟硼酸钠作为染色及印花涤棉织物树脂整理的催化剂配方见表1。

表1 氟硼酸钠作为染色及印花涤棉织物树脂整理的催化剂配方

试剂名称

一般防缩防皱整理府绸

耐久压烫整理细纺府绸

卡其

2D树脂(100%)/(g/L)

36.8

55.0

74

环亚乙烯脲/(g/L)

0.9

1.2

1.6

氟硼酸钠/(g/L)

0.08

0.12

0.16

柠檬酸三铵/(g/L)

0.16

0.24

0.32

结晶氯化镁/(g/L)

4.0

6.0

8.0

柔软剂VS(或Zn)/(g/L)

20.0

20.0

20.0

乳化液腊/(g/L)

20.0

20.0

20.0

浸湿剂;Fe/(g/L)

2.0

2.0

2.0

荧光增白剂/(g/L)

1.5~2.0

1.5~2.0

    1. ②    氟硼酸铵作为中长纤维混纹华达呢树脂整理的催化剂配方见表2。

  表2 氟硼酸铵作为中长纤维混纹华达呢树脂整理的催化剂配方

 

试剂名称

加入量/kg

试剂名称

加入量/kg

2D树脂

75

氯化镁

4.5

柔软剂VS

5

氟硼酸铵

0.15

渗透剂jFC

0.5

用水稀释至

500

    1. ③    偏硼酸钠作为涤棉织物树脂整理的催化剂配方(%):2D树脂10,NaBO20.4,H2PO41.0的浸扎液处理。
    2. ④    硼砂作为涤棉混纺织物树脂整理的催化剂配方(%):2D树脂10,NaBO20.4,H3PO41.0的浸扎液处理。
    3. ⑤    硼砂作为涤棉混纺织物树脂整理的催化剂配方(%):2D树脂10,Na2B4O70.35,NaOH 0.13(使Na:B=1:1),Al2(SO4)30.95,壬基酚聚氧化乙烯醚0.12的溶液浸扎。
  1. 5. 硼酸盐作为织物的阻燃整理

  硼酸盐作为织物的阻燃整理是属于普通防火阻燃整理,这种水溶性无机盐防火阻燃整理剂,是用浸渍、浸扎、涂刷或喷雾等简单方法进行整理,适用于干整使用的棉纺织品如窗帘、帐子、衣服等。整理后的增重率要求达到10%~15%,才能取得较满意的效果。常用的非耐久性防火阻燃整理配方如下:

  配方一:硼砂:硼酸:磷酸氢二铵=7:3:5或5:5:1(质量比)。这是非耐久性防火阻燃剂中效果较全面的用量。磷酸氢二铵含量较多,防火阻燃效果也较好。硼砂7.0,硼酸3.0,磷酸氢二铵5.0,水110.0。织物在室温中浸渍去水,喷雾或涂刷后烘干,增重率10%~15%,即给予优良的防火阻燃效果。

  配方二:硼砂:硼酸=7:3或6:5(质量比)。硼酸有阻止无焰灼烧的作用,但对防治残焰的作用不大。硼砂有防治残焰的作用,但对防止灼焦的作用不大。二者混合后,防治无焰灼烧的效果很好。对防治无焰灼烧的作用方面,与硼酸含量的多少成比例。一般系用硼砂:硼酸=7:3为多。硼砂7.0,硼酸3.0,尿素5.0,热水(60℃)配置溶液。织物在整理后的增重率为10%~15%,才有防火阻燃作用。尿素能使纤维膨化,有利于硼砂、硼酸溶液迅速渗入纤维素内部。