次磷酸鋁與膨脹型阻燃體系在聚乳酸中的協(xié)同效應(yīng)

?????? 聚乳酸（PLA）是一類以可再生農(nóng)作物為原料的環(huán)保材料，具備無毒性，無刺激性，強度高，相溶性好，生物降解等優(yōu)勢，被普遍的應(yīng)用于醫(yī)療器材和器械，包裝，電子設(shè)備，汽車工業(yè)和工程建筑行業(yè)。但是，做為一類脂肪族聚酯，PLA是容易燃燒的，因而尤其是在電子設(shè)備，汽車工業(yè)和工程建筑行業(yè)中應(yīng)用時，必須提升其阻燃性能。

研究人員應(yīng)用水做為溶劑，依托于異氰脲酸三縮水甘油酯（TGIC）和二亞乙基三胺（DETA）合出了超支化CT。經(jīng)過APP和CT的混合，形成了一類新型的IFR（APP/CT）系統(tǒng)。而且研究了IFR和次磷酸鋁阻燃劑（AHP）中間的協(xié)效的作用制取了阻燃聚乳酸復合材料。CT的合出路線。將30.0g（0.1mol）TGIC粉沫和300mL去離子水添加裝有機械攪拌器和溫度計的500mL三頸圓底燒瓶中。隨后在頻繁攪拌下將混合物加溫至80℃。粉沫徹底溶解后，滴加6.0g（0.058mol）DETA，滴加速率維持在1g/10min。反應(yīng)在80℃持續(xù)1個小時，在這段時間白色沉淀物漸漸沉淀出。之后，立即過濾物質(zhì)，用熱去離子水洗滌3次，并在80℃下干燥12個小時。研磨后，可以取得白色粉末狀物質(zhì)（物質(zhì)收率高過85.0％）。

可以看得出，PLA是髙度容易燃燒的，LOI僅為20.3％，燃燒伴有著比較嚴重的滴落。在添加量為30wt％時，伴有CT使用量的提升，PLA復合材料的LOI漸漸上升，隨后降低，當APP/CT為4：1時，LOI做到了最高的41.2％且經(jīng)過了UL-94V-0等級，可以看作是最好配方。為了降低阻燃劑的添加量并取得讓人滿意的阻燃性，將AHP引進到IFR（APP/CT）體系中。結(jié)果顯示，經(jīng)過添加25wt％AHP，LOI可以輕微提升，同時可以做到UL-94V-0等級。比較之下，PLA/IFR-AHP的阻燃性可以做到54.2％的最大LOI而且在25wt％負載下經(jīng)過UL-94V-0測驗，顯著好于PLA/IFR和PLA-AHP，說明IFR（APP/CT）與AHP中間具有協(xié)同作用。

純PLA在點燃后145.0秒內(nèi)快速達到最高HRR值（654.8kW/m2）。利用添加IFR，AHP和IFR/AHP，材料的pHRR各自降低58％，64％和86％，表明阻燃劑和協(xié)同體系（IFR/AHP）有著最佳的阻燃功效。除此之外，在PLA/IFR和PLA/IFR-AHP的燃燒環(huán)節(jié)中，可以看到2個放熱峰，前者峰通常歸功于基體的燃燒和炭層產(chǎn)生環(huán)節(jié)的初始燃燒，而后面是因為膨脹焦炭的塌陷和焦炭下邊物質(zhì)的持續(xù)燃燒。在PLA/AHP燃燒環(huán)節(jié)中只有看到一個放熱峰，這也許由于在PLA/AHP分解環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的焦炭有著較好的強度，因而有別于被火焰破壞。但是，因為在PLA/AHP復合材料中沒發(fā)泡劑，焦炭不像PLA-IFR那般膨脹，因此阻隔功效差，這合理的說明了PLA/AHP可以利用UL-94V-0等級，但其LOI依然很低的緣故。在研究中還看到PLA/IFR-AHP的熱釋放峰顯著小于PLA-IFR，表明添加AHP可以提高膨脹焦的強度。

本文以TGIC和DETA為原料，水為溶劑合成超支化CT。產(chǎn)生了以APP為酸源和發(fā)泡劑和超支化CT作為炭化劑的新型IFR體系。這為聚乳酸的實際應(yīng)用提供了實驗基礎(chǔ)。