[发明专利]利用多金属复合催化剂制备无卤阻燃聚烯烃材料的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及无卤阻燃材料技术领域，具体地说，是一种利用多金属复合催化剂制备无卤阻燃聚烯烃材料的方法。

【背景技术】

聚烯烃是以烯烃为主的所有均聚物、共聚物和及其混合物的总称，聚烯烃由于其相对密度小，化学性能好，电绝缘性好，耐高温，易加工，耐腐蚀而被广泛应用于汽车、医药、家电、食品包装、建筑等领域。但是聚烯烃的氧指数(LOI)小于18％，离火后能持续燃烧，属于易燃的高分子材料，极大地限制了聚烯烃的应用。最主要的方法是将阻燃剂与聚烯烃进行共混，制备阻燃高分子材料，来拓宽其应用领域。传统的阻燃剂有卤系阻燃剂、无机阻燃剂和膨胀型阻燃剂等。卤系阻燃剂由于其燃烧时放出毒性气体，欧盟已禁止其使用；无机阻燃剂阻燃效率极低，添加量大，对力学性能损害大；膨胀型阻燃剂无卤，但其添加量仍然较大，需要达到25％～30％以上效果才较好，成炭性能有待提高。

Takashi Kashiwagi等将聚丙烯与多壁碳纳米管进行共混，发现加入1％～4％的碳纳米管后，可以明显降低聚烯烃复合材料的热释放速率，从纯聚丙烯的2700kW/m²左右降低到700kW/m²左右，热释放速率可以下降70％左右，同时也延长了点燃时间。作者认为加入少量的碳纳米管后可以促使聚丙烯在燃烧时表面形成一个网状结构的没有缺陷的保护膜，起到隔热的作用，降低聚丙烯的热传递速率，从而提高材料的阻燃性能。

Bettina Dittrich等探究了碳纳米管、石墨烯、炭黑等几种炭材料对于聚丙烯阻燃性能的影响，发现均匀分散的石墨烯等提高聚丙烯的熔体强度，从而提高聚丙烯的阻燃性能，可以将PP的开始分解温度提高30℃左右，还可降低热释放速率，减少熔滴。

Marco Zanetti等研究了PP/EVA/层状硅酸盐体系的阻燃性能，在少量相容剂的作用下，可以形成插层的纳米复合材料，加入5％的粘土后，可以降低材料的燃烧速率，质量损失速率下降了50％左右。

传统的阻燃剂都有一定的缺陷，而碳纳米管和石墨烯等价格比较昂贵，本发明利用多金属复合催化剂促使聚烯烃在燃烧过程中形成致密的炭层，从而达到阻燃的目的，添加量少，阻燃效果好。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用多金属复合催化剂制备无卤阻燃聚烯烃材料的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种无卤阻燃聚烯烃材料，其原料的质量百分比为：

多金属催化剂    1～20％，

固体酸          1～15％，

聚烯烃          余量

所述的固体酸为不同有机改性剂改性的蒙脱土、高岭土、膨润土、不同硅铝比的分子筛、氧化铝、二氧化硅、沸石、活性炭，B₂O₃·Al₂O₃，Cr₂O₃·Al₂O₃，MoO₃·Al₂O₃，ZrO₂·SiO₂，Ga₂O₃·SiO₂，BeO₂·SiO₂，MgO·SiO₂，CaO·SiO₂，Y₂O₃·SiO₂，La₂O₃·SiO₂，SnO·SiO₂中的一种或几种混合物。最佳为氧化铝，分子筛，活性炭。

所述的多金属催化剂为VIII族、IB族、IIB族、VIB族、VIIB族和IA族中的至少二种金属或金属氧化物组成的复合催化剂。最佳为Co和Zn。

所述的多金属催化剂为VIII族、IB族、IIB族、VIB族、VIIB族和IA族中的二种及多种金属组成的复合催化剂，其存在形式可以是氧化物、金属或氧化物与金属的混合物。

所述的聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚苯乙烯，乙烯的共聚物或苯乙烯的共聚物中的一种或几种。

一种利用多金属复合催化剂制备无卤阻燃聚烯烃材料的方法，其具体步骤为：