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聚乳酸(PLA)是一种绿色环保可生物降解的材料,可应用于众多领域。但由于其阻燃性能差,应用受到限制,需对PLA进行阻燃改性。聚磷酸酯阻燃剂较传统卤系阻燃剂而言,拥有高效、无毒、低烟与热稳定性好等优点。本文采用聚磷酸酯类阻燃剂聚苯氧基磷酸联苯二酚酯(PBPP)和聚苯氧基磷酸-2-10-氢-9-氧杂-磷杂菲基对苯二酚酯(POPP)两种阻燃剂,同时复配聚磷酸铵(APP)和蒙脱土(MMT)形成复配阻燃体系对PLA进行阻燃改性。本文的研究内容与测试结果如下:(1)对PBPP与POPP两种聚磷酸酯类阻燃剂热分析,结果表明两种阻燃剂均有较好的热稳定性和成炭性能,600℃氮气氛围下,PBPP的残炭量可高达57.4%,POPP的残炭量可达41.0%。(2)PBPP及其与APP和MMT复配对PLA进行阻燃改性研究。结果表明,单独添加PBPP对PLA具有一定阻燃效果,但等比例PBPP复配APP体系的阻燃性能、热稳定性、抑热抑烟性、火灾安全指数均要优于仅添加PBPP阻燃体系,4%PBPP/APP-PLA(wt,质量分数,下同)的LOI值高达29.4%,且UL-94测试达V-0等级,同时滴落现象减缓,起始分解温度(T5%)与残炭量提高,PHRR、THR、EHC、TSR与TSP值均有降低,且锥形量热测试后的炭层形貌显示PBPP/APP复配阻燃体系比单独添加PBPP阻燃体系的炭层更致密且泡孔增多,更有利于膨胀阻燃。在PBPP/APP复配基础上,1%MMT的引入使阻燃复合材料具有良好的阻燃性能,提升PLA基体材料的LOI值、初始分解温度与600℃下残炭量,降低基材HRR、EHC和FPI值,但对TSP烟毒性参数等没有明显效果,同时改善了滴落情况,提高了复合材料火灾安全性,并通过热重-红外联用研究了PBPP及其与APP和MMT复配阻燃PLA的作用机理。(3)POPP及其与APP和MMT复配对PLA进行阻燃改性研究。实验结果表明阻燃剂POPP的加入会提高PLA的LOI值、UL-94等级、热稳定性、初始分解温度与残炭率,但锥形量热分析(CONE)显示,低添加量的阻燃体系对热释放与烟抑制无明显效果,随着阻燃剂添加量的增加,30%POPP-PLA的THR与EHC值明显降低,残炭量可达8.98%。而等比例POPP复配APP对PLA的阻燃效果要好于仅添加POPP阻燃体系,30%POPP/APP的LOI值可达26.7%,UL-94测试达V-0级,初始分解温度与残炭率均高于30%POPP-PLA体系,且HRR、PHRR、THR、EHC与TSP显著降低,锥形量热法测试后的炭残留物形貌显示出随着阻燃剂添加量的增加POPP/APP复配阻燃剂改性PLA的复合材料炭层更光滑、连续、致密与热稳定性好。在POPP/APP复配基础上,1%MMT的加入可改善复合材料的阻燃性能与滴落情况,提升复合材料的热稳定性,降低了HRR、THR、PHRR、EHC与FPI值,残炭形貌显示,复合材料燃烧后有产生更连续、更厚、更膨胀的炭层,同时,对PLA具有较好的抑烟性能,可一定程度上减少烟的产生量,并通过热重-红外联用研究了POPP及其与APP和MMT复配阻燃PLA的作用机理。