磷脂化β-環(huán)糊精的合成以及應(yīng)用

??????? 近幾年，因?yàn)楝F(xiàn)代人對(duì)環(huán)境和可持續(xù)性發(fā)展問(wèn)題的日漸重視，生態(tài)資源制取綠色材料的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)等更加吸引現(xiàn)代人的重視。聚乳酸（PLA）的原料為淀粉和葡萄糖類(lèi)，綠色環(huán)保；做為一種可生物降解的熱塑性塑料，其應(yīng)用各個(gè)領(lǐng)域已從起初的包裝材料拓展到電子器件，車(chē)輛等各個(gè)領(lǐng)域。但是，PLA最大的缺陷之一是髙度易燃性。因而，改進(jìn)提高其燃燒的性能刻不容緩。

膨脹型阻燃體系燃燒時(shí)可在基體表面所產(chǎn)生膨脹型保護(hù)炭層，抑制材料燃燒，具體由碳源，酸源和氣源組合成。生物基材料bcyclodextrin（β-環(huán)糊精）（CD）是由淀粉酶制劑制取的環(huán)狀低聚糖，因優(yōu)良的耐熱穩(wěn)定性和成炭作用可做為有效的成炭劑，當(dāng)CD經(jīng)過(guò)擴(kuò)鏈或被其他化合物交聯(lián)改性時(shí)，成炭能力可進(jìn)一步提高;假如使用含磷試劑來(lái)改性CD，將有益于磷化合物的所產(chǎn)生，預(yù)期經(jīng)此改性可取得更佳的成炭能力。

科研人員對(duì)苯基膦酰二氯（BPOD）對(duì)CD開(kāi)展改性，經(jīng)過(guò)界面縮合成功制取磷脂化β-環(huán)糊精（PCD）。使用傅里葉變換紅外光譜（FTIR），核磁共振氫譜（1H-NMR）和熱重分析（TGA）對(duì)所制取PCD的結(jié)構(gòu)和耐熱穩(wěn)定性開(kāi)展了表征。結(jié)果顯示，700℃，N2氛圍下，對(duì)比于CD,PCD的殘余量從10.72％增加到29.60％。表明將小量磷基團(tuán)引進(jìn)CD結(jié)構(gòu)中，可比較好的提高CD的耐熱穩(wěn)定性和成炭能力，其緣故可能因?yàn)镻CD初始分解時(shí)所產(chǎn)生的多聚磷酸具備催化環(huán)糊精成炭的作用。在最后，研究者將PCD和聚磷酸銨（APP）按不一樣比例共混加入入聚乳酸（PLA），研究了它們對(duì)PLA的耐熱穩(wěn)定性和阻燃性能的影響，并分析了PCD與APP相互間的相互影響。

結(jié)果顯示，APP和PCD的質(zhì)量比和加入量對(duì)PLA的耐熱穩(wěn)定性和燃燒的性能均有比較大的影響。當(dāng)APP和PCD的加入量為30wt％，APP與PCD的質(zhì)量比為5：1時(shí)，復(fù)合材料LOI值最高，可達(dá)42.6％（純PLA為19.7％），UL-94檢測(cè)為V0級(jí)別，CONE燃燒檢測(cè)后的最高炭渣量到達(dá)71.5wt％，PHRR和THR各自比純PLA減少了56和84％。APP與PCD按質(zhì)量比為5：1，總加入量為20wt％時(shí)，PLA復(fù)合材料仍可到達(dá)UL-94V0級(jí)別。燃燒后，炭層的數(shù)量和質(zhì)量受到APP和PCD的比例和加入量影響，且與PLA的阻燃作用正相關(guān)。研究人員對(duì)復(fù)合材料阻燃機(jī)理展開(kāi)分析：APP分解的磷酸與PCD的羥基反應(yīng)，它是造成材料更高一些的熱穩(wěn)定性和高殘?zhí)剂康囊蛩亍PP與PCD共混引進(jìn)PLA后，復(fù)合材料燃燒時(shí)可產(chǎn)生連續(xù)致密的膨脹炭層，恰好是這樣的致密的炭層改進(jìn)了材料的阻燃性能。