[发明专利]八水合碳酸镧、其制备方法以及作为阻燃剂的用途

说明书

技术领域

本发明涉及八水合碳酸镧及其制备方法，以及该八水合碳酸镧作为阻燃剂的新用途及使用方法。

背景技术

阻燃剂又称难燃剂，耐火剂或防火剂：赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂；依应用方式分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。根据组成，添加型阻燃剂主要包括无机阻燃剂、卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴化物)、磷系阻燃剂(赤磷、磷酸酯及卤代磷酸酯等)和氮系阻燃剂等。反应型阻燃剂多为含反应性官能团的有机卤和有机磷的单体。此外，具有抑烟作用的钼化合物、锡化合物和铁化合物等亦属阻燃剂的范畴。主要适用于有阻燃需求的塑料，延迟或防止塑料尤其是高分子类塑料的燃烧。使其点燃时间增长，点燃自熄，难以点燃。

阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的，如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等。多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。

随着我国合成材料工业的发展和应用领域的不断拓展，阻燃剂在化学建材、电子电器、交通运输、航天航空、日用家具、室内装饰、衣食住行等各个领域中具有广阔的市场前景。此外，煤田、油田、森林灭火等领域也促进了我国阻燃、灭火剂生产较快的发展。我国阻燃剂已发展成为仅次于增塑剂的第二大高分子材料改性添加剂，目前的生产能力20万t/a左右，年生产量在15万-17万t之间，年消费量20万t左右。不足部分主要从美国和以色列进口，进口的主要品种为有机溴及卤-磷系阻燃剂。我国阻燃剂生产厂60余家，能够生产50余种产品，主要为溴磷系列，其中溴系阻燃剂是最重要的系列，约占我国有机阻燃剂的30％。

国内阻燃剂的品种和消费量还是以有机阻燃剂为主，无机阻燃剂生产和消费量还较少，但近年来发展势头较好，市场潜力较大。

阻燃剂中最常用的是卤系阻燃剂，其中溴系阻燃剂是最重要的系列，约占我国有机阻燃剂的30％。虽然具有其他阻燃剂系列无可比拟的高效性，但是它对环境和人的危害是不可忽视的，例如卤系阻燃剂在受热时会分解出有害气体，造成环境污染。环保问题是助剂开发和应用商关注的焦点，所以国内外一直在调整阻燃剂的产品结构，加大高效环保型阻燃剂的开发。

传统的有机阻燃剂在生产过程中会有副产物的生成，需要经过处理才能排放到环境中，并且需要控制反应条件。

因此，亟待一种无机阻燃剂，并且对环境能够不构成污染，而且生产该无机阻燃剂的反应条件简单，避免副产物的生成。

发明内容

本发明的目的是提供一种无机阻燃剂，其能够避免现有技术的缺陷，即反应条件简单，不生成副产物，而且作为阻燃剂使用过程中不污染环境。

本发明人发现，通过本发明提出的方法能够反应条件简单、无副产物地制得八水合碳酸镧，该八水合碳酸镧作为阻燃剂，能够有效阻燃作用，而且对环境不构成污染，在此基础上完成本发明。

现有技术中关于碳酸镧的制备方法一般都是用碳酸钠作为原料来制备。例如有人在专利中报导了用Na₂CO₃与LaCl₃反应，制备碳酸镧的方法，但重复该方法发现，生成的碳酸镧沉淀中夹杂一定量的La(OH)CO₃。因此，现有的碳酸镧制备方法不能保证制备出的碳酸镧中不含碱式碳酸镧。

本发明人注意到，Na₂CO₃水溶液呈碱性，在反应过程中溶液的pH值若不加以控制，很容易升高，导致生成的沉淀中夹杂La(OH)CO₃。本发明人经研究发现，如果使用NaHCO₃与LaCl₃作为原料来制备碳酸镧，在制备过程中，会发生以下两个平行反应：

(1)NaHCO₃与LaCl₃反应释放出H⁺，

(2)H⁺会与HCO₃^-反应，生成水和CO₂。

这两个反应在制备碳酸镧过程中呈动态平衡，可以使反应在较低的pH下进行，从而在制备碳酸镧的同时，又能够避免碱式碳酸镧的生成。