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硼酸的實際應用

2016/7/26 13:15:49  作者:騰準&思域


 

  硼酸在工業、農業、國防及現代科學技術領域有著廣泛應用。近年來,我國建材工業,如玻璃、玻璃纖維復合保溫材料的發展,硼鐵合金用量和出口量的增長,使硼酸需求量增加;高效農業、冶金新型材料等高新技術也推動了硼酸工業的發展。同時,硼酸也是制造各種硼化合物(氮化硼,碳化硼,硼纖維,硼烷,氟硼化物,硼酸鋅等) 的重要原料。

 

? 玻璃行業

 

  硼酸目前主要應用于玻璃行業,約消耗世界硼酸總量的42%,主要用于硼硅酸鹽玻璃、紡織纖維玻璃、絕緣玻璃纖維。在光學玻璃、玻璃儀器、耐熱玻璃中加入硼酸,可以有效改善玻璃制品的熱膨脹性,提高耐溫、耐壓性能、機械強度及透光率,同時可縮短熔化時間。氧化硼在低鈉高鋁的情況下表現出良好的助熔性,因此在要求鈉含量較低的玻璃生產中,硼酸常與鈉硼酸鹽混合使用以調節玻璃中的鈉硼比。另外,硼酸在玻璃纖維上的應用也頗受關注,在成分中加入4%5%的氧化硼,有助于熔化,抑制反玻璃化,并提高最終產品的耐水性。國內玻璃纖維研究工作者已成功研究了無堿玻璃纖維低鎂配方,通過加入少量硼酸來補足無堿玻璃中不足的氧化硼。此工藝在經濟上優越,已經在球窯法生產無堿玻璃纖維中使用。玻璃絲纖維絕熱材料主要應用在新建筑項目上,是硼酸鹽用量較大的終端用戶,將來也是建筑工業應用的主要絕熱材料。

 

? 輕工紡織、日用化工

 

  在輕工業和日用化工工業中,硼酸主要作為洗滌用品添加劑、殺菌劑、木材防腐劑及其化合物原料。硼酸可作為殺菌劑用于硼酸皂的生產;與硼砂混合以調節緩沖溶液的pH值,作為交聯劑乳化石蠟,可用作抑菌劑;通過交聯鍵羥基改善濕膠強度,是制造瓦楞紙粘結劑的成分之一,同時也是制造酪蛋白和糊精粘結劑的膠溶劑。硼酸可用作木材防腐劑和防火纖維的絕緣材料,也是很好的阻燃劑,例如,硼酸單獨或與硼砂一起使用,對減少木器、床墊中的棉花胎、賽璐璐絕緣材料的可燃性有特殊的效果。此外,硼酸還可用作漂洗劑、媒染劑、后整理劑、染料穩定劑,用于皮革處理、照相、人造寶石、耐熱防火織物及化妝品香料的制造。

 

? 醫藥工業

 

  國家醫藥級硼酸用于衛生用品及藥品中。硼酸為弱酸,對皮膚及黏膜幾乎無刺激作用,但它有殺菌及消毒作用。經提煉精制后的硼酸可做清熱解毒藥、止痛消毒劑、口腔潰瘍藥、醫用殺菌劑、洗眼水、硼酸軟膏、漱口液、腳癬病劑、皮膚表面藥劑等。最近發現,硼酸還用于中草藥有效成分或有效部位的提取分離。根據糖中順式鄰二羥基能與硼酸形成復鹽陰離子的特性,采用硼酸性陰離子交換樹脂或硼酸溶液作流動相,使糖類物質能在陰離子交換樹脂上進行分離純化。Khym 等用此法成功地分離了果糖、半乳糖和葡萄糖,此法也適用于多糖的純化。

 

? 搪瓷陶瓷工業

 

  制陶業每年大約消耗世界硼酸總量的11%,主要用于上釉、琺瑯、瓷釉。對于陶瓷、搪瓷釉料,氧化硼是很好的助熔劑和網絡形成體,用于增強產品的光澤和堅牢度,也是釉藥及顏料的成分之一。它可形成玻璃(在低溫時),降低黏度和表面張力,提高坯釉適應性、耐火指數、機械強度、耐久性和耐磨性,是無鉛釉的重要組成。高硼熔塊熟化快,形成光滑釉面的速度快,有利于著色。在快速燒成釉面磚熔塊中可以保證低鈉含量的要求。

 

? 機械電子工業

 

  硼酸作為負極防氧浸漬劑時,可提高電池干荷電性能。電容器硼酸可提高電容效率。另外,硼酸可作為防銹劑、潤滑劑、熱氧化穩定劑、剎車油、金屬加工液、水處理劑等的添加劑。計算機、汽車、電視機和許多其他電子產品的生產過程中,都需要使用硼酸。最近個人電腦中TFT (薄膜場效應晶體管)液晶面板的生產國家,紛紛著手研發大屏幕液晶電視,其中以日本制造商夏普為主導,相信對硼酸的需求也會相對增加。近年來,硼酸在發光材料方面的應用,受到產業化領域和科學界的高度重視,硼酸在三基色熒光粉鋁酸鹽與硅酸鹽系長余輝發光體中成為必不可少的助劑材料。在稀土摻雜的鋁酸鹽、硅酸鹽和硼酸鹽發光材料中,通常使用硼酸作為助劑或原料。高亮度的Ce0.6Tb0.4MgAl11O19(CTMA)磷粒子可由添加硼酸熔融原料精制而成,硼酸在成品中所占比重約5%,可增強其發光特性。

 

? 核能領域

 

  高純硼酸用作高純試劑及生產各種高純硼酸鹽晶體的原料,是高科技領域應用較廣的化工原料。在核工業中,硼210同位素作為高效的熱中子吸收劑,是安全和控制系統中必不可少的。碳化硼210、硼210酸在國際市場的需求很大,但價格昂貴,特殊級(SQ)硼酸用于核工業,能夠部分代替同位素硼210。對于一般壓水反應堆,考慮到成本問題,大都使用核級天然硼酸作為中子慢化劑、捕集劑和冷卻劑,并且用量很大。例如,我國目前最大容量的廣東嶺澳百萬千瓦級壓水堆核電站核島關鍵設備——硼注射器,能在反應堆發生冷氣管端斷裂事故時,注射濃度為12%的硼酸水冷卻,使反應堆鏈式反應停止,避免危險事故進一步發生。核級硼酸的純度和雜質指標要求極高,目前國內生產的硼酸包括試劑級硼酸都不能達到要求。

? 農業

  在農業方面硼酸可用于生產含硼微量肥料。世界上發達國家土壤施肥已成常規。中國是一個農業大國,據統計,每年農作物所用硼肥以硼酸(或硼砂)計,總量達10kt ,施用硼肥后,提高產量達10%30% ,效果明顯。但目前國內基本上是將硼酸、硼砂配成水溶液,作為葉面肥噴灑,雖然取得了一定的效果,但是遠不及國外硼肥(如扶利爾)的效果。

? 其他

  硼酸在電化學生產中用作電鍍液的添加劑,電解精練鎳的助劑;在橡膠工業中,硼酸可用來延緩橡膠的硫化;在冶金工業中,硼酸可防止金屬焊接、銅焊、套焊的表面氧化,也是硼鐵合金的原料;在有機合成中,硼酸可用來合成高分子化合物,如用于合成苯酚甲醛樹脂和硼硅橡膠等。硼酸還可用作化學反應催化劑,例如,在尼龍中間體的生產過程中,硼酸對碳氫化合物的氧化起催化作用,并生成酯,提高乙醇的產量,從而阻止了羥基的進一步氧化而生成酮或羥酸。

  未來國內硼酸生產將立足現有基礎,采用先進實用技術和高新技術改造現有生產工藝設備,以提高在國內外兩個市場的競爭力為目標,發展高科技含量、高附加值的硼精細化工產品和新型含硼材料,實施調整改造,推動硼酸產業集約化、高級化和系列化,重點發展精深加工,大力提高產業科技水平,解決環境污染、節能降耗和替代進口問題,提高經濟效益,增強競爭能力。

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