磷脂化β-环糊精的合成以及应用
近几年,因为现代人对环境和可持续性发展问题的日渐重视,生态资源制取绿色材料的开发设计等更加吸引现代人的重视。聚乳酸(PLA)的原料为淀粉和葡萄糖类,绿色环保;做为一种可生物降解的热塑性塑料,其应用各个领域已从起初的包装材料拓展到电子器件,车辆等各个领域。但是,PLA最大的缺陷之一是髙度易燃性。因而,改进提高其燃烧的性能刻不容缓。
膨胀型阻燃体系燃烧时可在基体表面所产生膨胀型保护炭层,抑制材料燃烧,具体由碳源,酸源和气源组合成。生物基材料bcyclodextrin(β-环糊精)(CD)是由淀粉酶制剂制取的环状低聚糖,因优良的耐热稳定性和成炭作用可做为有效的成炭剂,当CD经过扩链或被其他化合物交联改性时,成炭能力可进一步提高;假如使用含磷试剂来改性CD,将有益于磷化合物的所产生,预期经此改性可取得更佳的成炭能力。
科研人员对苯基膦酰二氯(BPOD)对CD开展改性,经过界面缩合成功制取磷脂化β-环糊精(PCD)。使用傅里叶变换红外光谱(FTIR),核磁共振氢谱(1H-NMR)和热重分析(TGA)对所制取PCD的结构和耐热稳定性开展了表征。结果显示,700℃,N2氛围下,对比于CD,PCD的残余量从10.72%增加到29.60%。表明将小量磷基团引进CD结构中,可比较好的提高CD的耐热稳定性和成炭能力,其缘故可能因为PCD初始分解时所产生的多聚磷酸具备催化环糊精成炭的作用。在最后,研究者将PCD和聚磷酸铵(APP)按不一样比例共混加入入聚乳酸(PLA),研究了它们对PLA的耐热稳定性和阻燃性能的影响,并分析了PCD与APP相互间的相互影响。
结果显示,APP和PCD的质量比和加入量对PLA的耐热稳定性和燃烧的性能均有比较大的影响。当APP和PCD的加入量为30wt%,APP与PCD的质量比为5:1时,复合材料LOI值最高,可达42.6%(纯PLA为19.7%),UL-94检测为V0级别,CONE燃烧检测后的最高炭渣量到达71.5wt%,PHRR和THR各自比纯PLA减少了56和84%。APP与PCD按质量比为5:1,总加入量为20wt%时,PLA复合材料仍可到达UL-94V0级别。燃烧后,炭层的数量和质量受到APP和PCD的比例和加入量影响,且与PLA的阻燃作用正相关。研究人员对复合材料阻燃机理展开分析:APP分解的磷酸与PCD的羟基反应,它是造成材料更高一些的热稳定性和高残碳量的因素。APP与PCD共混引进PLA后,复合材料燃烧时可产生连续致密的膨胀炭层,恰好是这样的致密的炭层改进了材料的阻燃性能。