[發明專利]一種金屬改性MCM-41分子篩的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201610133433.3
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105621440A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 韓志東;姜麗;徐峰;王永亮
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: C01B39/06
• 分類號: C01B39/06;C08K7/26;C08K9/02;C08L23/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及一種金屬改性MCM-41分子篩的制備方法及其應用

背景技術

介孔分子篩是指孔徑在2～10nm之間，孔分布均勻且具有規則孔道結構的無機多孔材 料。介孔分子篩由于具備規整的孔道結構，可使聚合物分子鏈進入分子篩孔道內，限制分 子鏈運動，納米級的介孔孔壁本身具有良好的絕熱性和阻隔性，能有效延緩孔內樹脂分子 鏈的熱分解及分解生成的小分子物質的釋放，從而使材料耐熱性有較大程度的提高，與此 同時，分子篩還具有良好的催化能力，是一種性能良好的阻燃劑。

聚乙烯是一種熱塑性樹脂，具有無臭、無毒、耐低溫、化學穩定性好等性能，在生產 和生活中有廣泛的應用，但聚乙烯本身易燃并伴隨大量的熱和有害氣體，為生產、生活中 的使用埋下了巨大的隱患，因此它的阻燃就具有十分重要的意義。傳統鹵系阻燃因燃燒中 釋放大量的有害氣體以逐漸被IFR膨脹阻燃劑、金屬氧化物阻燃劑所代替，但這兩種阻 燃劑也存在一定的弊端，如熱失重很高，熱釋放高，熱降解成碳低等。

發明內容

本發明為了解決現有IFR膨脹阻燃劑及聚乙烯材料熱失重高，熱釋放高，熱降解成 碳低的問題，提供一種金屬改性MCM-41分子篩的制備方法及其應用。

本發明金屬改性MCM-41分子篩的制備方法按以下步驟進行：

一、取十六烷基三甲基溴化銨0.56g～1.1g溶于18mL～40mL去離子水中，依次加入 5mL氨水、0.4g～0.7g酒石酸和0.4g～0.9g金屬改性劑，攪拌0.5h～1.5h后，加入3mL～5mL 硅源物質，調節pH值至8～12；繼續攪拌6h～8h，然后調節反應釜溫度至90℃～120℃反 應24小時；所述氨水質量濃度為20％；所述調節pH值采用的試劑為氫氧化鈉；所述金 屬改性劑為硝酸鐵或硝酸鎳等；所述硅源物質為正硅酸乙酯或硅酸鈉等；

二、將反應物從反應釜中取出，經去離子水洗滌、抽濾后置于烘箱中，在80℃烘干 5～8小時，然后將烘干后的反應物置于馬弗爐中，以3℃/min的升溫速率升溫至 500℃～600℃，保溫3～8小時，此時除去了模板劑十六烷基三甲基溴化銨，即制得金屬改 性MCM-41分子篩；所述金屬改性MCM-41分子篩為鐵改性MCM-41分子篩或鎳改性 MCM-41分子篩；

所述利用金屬改性MCM-41分子篩改性IFR膨脹阻燃劑，具體方法按以下步驟進行：

按質量比為(6～3)：1稱取IFR膨脹阻燃劑和金屬改性MCM-41分子篩作為原料， 然后將稱取的原料置于高速粉碎機內混合1min，將混合后的原料置于星式球磨機中在 450r/min的轉速下研磨30min，得到改性后的IFR膨脹阻燃劑。

本發明所述的方法具備以下有益效果：

1、本發明中金屬改性MCM-41分子篩與IFR膨脹阻燃劑之間存在良好的協同阻燃作 用，應用于聚乙烯材料中后，促進催化成炭過程，降低聚合物熱降解速率和燃燒熱釋放速 率，更利于形成穩定的炭層結構，無熔滴、發煙量小，本發明金屬改性MCM-41分子篩、 IFR膨脹阻燃劑和聚乙烯材料復合后，與只添加IFR阻燃劑的聚乙烯材料相比，殘炭量增 加至5％～6％；可使材料的阻燃性能有很大提升；與純聚乙烯材料相比熱釋放峰延后 4℃～5℃，熱釋放量降低6MJ/m²～10MJ/m²，熱降解速率下降2KJ/m²～30KJ/m²；

2、本發明將金屬改性分子篩加入到IFR膨脹阻燃劑中，促進了IFR膨脹阻燃劑與聚 合物基體的相容性，降低了阻燃劑的加入量，規避了因阻燃劑的大量加入而導致的材料力 學性能下降的缺點。

3、本發明所提供的分子篩制備方法及復合材料制備方法，工藝簡單，操作條件溫和， 易于大量生產，無有毒有害氣體產生，對環境友好。

4、本發明將分子篩MCM-41負載鐵、鎳等金屬粒子，利用鐵、鎳改性后分子篩的催 化成碳作用，與傳統膨脹阻燃劑共同作用，獲得了熱降解性能和燃燒性能更好的聚乙烯材 料。

附圖說明

圖1為實施例1制備的復合聚乙烯材料PE/IFR/Ni-MCM-41的掃描電鏡圖；

圖2為實施例1制備的負載鎳粒子的鎳改性分子篩Ni-MCM-41的掃描電鏡圖；

圖3為實施例2制備的復合聚乙烯材料PE/IFR/Fe-MCM-41的掃描電鏡圖；

具體實施方式