聚乳酸(PLA)是一种理想的生物可降解和原料可再生的绿色高分子材料,在塑料包装、电子产品等方面具有广泛应用。然而PLA自身阻燃性能差、极易燃烧,而且燃烧过程中存在严重的熔滴现象,在一定程度上限制了PLA高分子材料的进一步应用和发展。本论文利用磷系阻燃剂与金属有机框架协同作用,通过熔融共混的方法制备PLA复合材料,既降低了磷系阻燃剂的添加量,同时能够提升复合材料的阻燃性能。具体研究内容如下:(1)选择具有催化作用的Ni-MOF与聚磷酸铵(APP)复合使用,制备复合材料PLA/APP/Ni-MOF,以此来提高PLA的阻燃性能。阻燃测试结果表明,当阻燃剂总添加量为14 wt%,Ni-MOF的添加量为2 wt%时,复合材料的阻燃性能最佳。其中,极限氧指数值(LOI)为36.6%,垂直燃烧测试(UL-94)样品熔滴现象得到抑制且达到V-0等级,锥形量热测试中可以形成连续、致密的稳定炭层,而且热释放速率峰值(PHRR)相比于纯PLA降低了60.4%。(2)为提高阻燃剂在PLA基体中的分散性,将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)接枝到Fe-MOF表面,制备PLA/MOF(Fe)-g-DOPO复合材料。LOI测试结果显示,当MOF(Fe)-g-DOPO的添加量为2 wt%时,其LOI值可以达到21.9%,锥形量热测试中PHRR值降低了13.9%。从残炭SEM图中可以发现该样品中残炭的形貌发生了改变,这对材料的阻燃性能提升具有很大帮助。(3)采取溶剂热法一步合成PMo-MOF材料,用于协同阻燃PLA膨胀体系(PLA/IFR),通过熔融共混的方法制备PLA/IFR/PMo-MOF复合材料。实验结果表明,当PMo-MOF的添加量为0.5 wt%时,复合材料的LOI值达到35.0%,PHRR值降低了59.7%,PMo-MOF的催化作用促进残炭生成,提高了复合材料的阻燃性能。