無機(jī)酸改性納米粒子在膨脹阻燃聚乳酸中的應(yīng)用研究.pdf

1、聚乳酸(PLA)是一種可生物降解的線性生物基聚合物，由于其力學(xué)性能（如拉伸強(qiáng)度和剛度等）好、生物相容性高、可使用常規(guī)設(shè)備加工等優(yōu)異的性能特點(diǎn)，被廣泛使用在醫(yī)療、建筑、3D打印等領(lǐng)域。但是由于PLA自身結(jié)構(gòu)的原因，易于燃燒，并在燃燒過程中存在嚴(yán)重的熔融滴落現(xiàn)象，嚴(yán)重制約了其應(yīng)用領(lǐng)域。本文采用協(xié)效阻燃的方法，利用無機(jī)酸改性納米粒子，將其與膨脹阻燃劑復(fù)配應(yīng)用于PLA中，從而提高整個(gè)阻燃體系在PLA基體中的阻燃效率。主要包括以下三部分:

2、　　1.以鎂鋁水滑石為前體，利用離子交換反應(yīng)制備氨基磺酸插層水滑石(SA-LDH)。通過測(cè)試表明:氨基磺酸根成功插層進(jìn)入水滑石層間，片層間距擴(kuò)大。將其和膨脹阻燃劑IFR(APP∶PER=2∶1，質(zhì)量比)按照一定的配比復(fù)配通過熔融共混的方法添加到PLA中。實(shí)驗(yàn)表明:該體系的最佳添加量配比是SA-LDH為1％，IFR為19％，此時(shí)復(fù)合材料的極限氧指數(shù)(LOI)達(dá)到最大值48.7％，垂直燃燒等級(jí)（UL-94）達(dá)到Ⅴ-0等級(jí)，釋熱速率峰值(pH

3、RR)從306.3kW/m2下降到58.1kW/m2。熱重分析表明，PLA/IFR/SA-LDH樣品的熱穩(wěn)定性明顯改善，高溫殘?zhí)苛坑兴岣摺?br>　　2.利用水滑石的記憶效應(yīng)，采用焙燒復(fù)原法制備了磷鎢酸插層改性Mg-Al水滑石(PWA-LDH)。分析表明:磷鎢酸根成功插層水滑石。將其應(yīng)用于膨脹阻燃PLA復(fù)合材料中。通過測(cè)試分析，結(jié)果表明:PLA/IFR/PWA-LDH復(fù)合材料表現(xiàn)出突出的阻燃效果和熱穩(wěn)定性，當(dāng)總添加量為20％（APP/

4、PER為18％，PWA-LDH為2％）時(shí)，聚乳酸復(fù)合材料的LOI達(dá)到48.3％，UL-94等級(jí)為Ⅴ-0等級(jí)，高溫殘?zhí)苛匡@著提高。PLA/IFR/PWA-LDH材料燃燒后形成的炭層連續(xù)且致密，炭層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，強(qiáng)度高，能夠有效地隔熱隔氧，從而保護(hù)PLA基體。
　　3.磷鎢酸粒子通過雜多酸和硅物種陰陽離子之間的縮合和氫鍵作用負(fù)載在介孔二氧化硅上，得到最終產(chǎn)物介孔二氧化硅負(fù)載磷鎢酸(PWA-SiO2)。結(jié)果表明:PWA-SiO2具有良好的阻