次磷酸铝与膨胀型阻燃体系在聚乳酸中的协同效应

次磷酸铝与膨胀型阻燃体系在聚乳酸中的协同效应

       聚乳酸（PLA）是一类以可再生农作物为原料的环保材料，具备无毒性，无刺激性，強度高，相溶性好，生物降解等优势，被普遍的应用于医疗器材和器械，包裝，电子设备，汽车工业和工程建筑行业。但是，做为一类脂肪族聚酯，PLA是容易燃烧的，因而尤其是在电子设备，汽车工业和工程建筑行业中应用时，必须提升其阻燃性能。

研究人员应用水做为溶剂，依托于异氰脲酸三缩水甘油酯（TGIC）和二亚乙基三胺（DETA）合出了超支化CT。经过APP和CT的混合，形成了一类新型的IFR（APP/CT）系统。而且研究了IFR和次磷酸铝阻燃剂（AHP）中间的协效的作用制取了阻燃聚乳酸复合材料。CT的合出路线。将30.0g（0.1mol）TGIC粉沫和300mL去离子水添加装有机械搅拌器和温度计的500mL三颈圆底烧瓶中。随后在频繁搅拌下将混合物加温至80℃。粉沫彻底溶解后，滴加6.0g（0.058mol）DETA，滴加速率维持在1g/10min。反应在80℃持续1个小时，在这段时间白色沉淀物渐渐沉淀出。之后，立即过滤物质，用热去离子水洗涤3次，并在80℃下干燥12个小时。研磨后，可以取得白色粉末状物质（物质收率高过85.0％）。

可以看得出，PLA是髙度容易燃烧的，LOI仅为20.3％，燃烧伴有着比较严重的滴落。在添加量为30wt％时，伴有CT使用量的提升，PLA复合材料的LOI渐渐上升，随后降低，当APP/CT为4：1时，LOI做到了最高的41.2％且经过了UL-94V-0等级，可以看作是最好配方。为了降低阻燃剂的添加量并取得让人满意的阻燃性，将AHP引进到IFR（APP/CT）体系中。结果显示，经过添加25wt％AHP，LOI可以轻微提升，同时可以做到UL-94V-0等级。比较之下，PLA/IFR-AHP的阻燃性可以做到54.2％的最大LOI而且在25wt％负载下经过UL-94V-0测验，显著好于PLA/IFR和PLA-AHP，说明IFR（APP/CT）与AHP中间具有协同作用。

纯PLA在点燃后145.0秒内快速达到最高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％，表明阻燃剂和协同体系（IFR/AHP）有着最佳的阻燃功效。除此之外，在PLA/IFR和PLA/IFR-AHP的燃烧环节中，可以看到2个放热峰，前者峰通常归功于基体的燃烧和炭层产生环节的初始燃烧，而后面是因为膨胀焦炭的塌陷和焦炭下边物质的持续燃烧。在PLA/AHP燃烧环节中只有看到一个放热峰，这也许由于在PLA/AHP分解环节中产生的焦炭有着较好的強度，因而有别于被火焰破坏。但是，因为在PLA/AHP复合材料中没发泡剂，焦炭不像PLA-IFR那般膨胀，因此阻隔功效差，这合理的说明了PLA/AHP可以利用UL-94V-0等级，但其LOI依然很低的缘故。在研究中还看到PLA/IFR-AHP的热释放峰显著小于PLA-IFR，表明添加AHP可以提高膨胀焦的強度。

本文以TGIC和DETA为原料，水为溶剂合成超支化CT。产生了以APP为酸源和发泡剂和超支化CT作为炭化剂的新型IFR体系。这为聚乳酸的实际应用提供了实验基础。