無機酸改性納米粒子在膨脹阻燃聚乳酸中的應用研究.pdf

1、聚乳酸(PLA)是一種可生物降解的線性生物基聚合物，由于其力學性能（如拉伸強度和剛度等）好、生物相容性高、可使用常規(guī)設備加工等優(yōu)異的性能特點，被廣泛使用在醫(yī)療、建筑、3D打印等領域。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重的熔融滴落現(xiàn)象，嚴重制約了其應用領域。本文采用協(xié)效阻燃的方法，利用無機酸改性納米粒子，將其與膨脹阻燃劑復配應用于PLA中，從而提高整個阻燃體系在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，利用離子交換反應制備氨基磺酸插層水滑石(SA-LDH)。通過測試表明:氨基磺酸根成功插層進入水滑石層間，片層間距擴大。將其和膨脹阻燃劑IFR(APP∶PER=2∶1，質(zhì)量比)按照一定的配比復配通過熔融共混的方法添加到PLA中。實驗表明:該體系的最佳添加量配比是SA-LDH為1％，IFR為19％，此時復合材料的極限氧指數(shù)(LOI)達到最大值48.7％，垂直燃燒等級（UL-94）達到Ⅴ-0等級，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，采用焙燒復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。將其應用于膨脹阻燃PLA復合材料中。通過測試分析，結(jié)果表明:PLA/IFR/PWA-LDH復合材料表現(xiàn)出突出的阻燃效果和熱穩(wěn)定性，當總添加量為20％（APP/

4、PER為18％，PWA-LDH為2％）時，聚乳酸復合材料的LOI達到48.3％，UL-94等級為Ⅴ-0等級，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，強度高，能夠有效地隔熱隔氧，從而保護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載在介孔二氧化硅上，得到最終產(chǎn)物介孔二氧化硅負載磷鎢酸(PWA-SiO2)。結(jié)果表明:PWA-SiO2具有良好的阻