高分子型含磷阻燃剂阻燃聚乳酸材料研究(2)
由于人们环保意识的不断增强，阻燃剂除了要有基本的阻燃性能，还要兼有高效、无烟、低毒、低污染等优点。无卤阻燃剂就成为了当今的热点研究课题，在各类无卤阻燃剂中，磷系阻燃剂又是非常重要的一种，它不仅克服了普通卤系阻燃剂在燃烧时烟雾大、放出有毒及腐蚀性气体的缺陷，同时还改善了无机阻燃剂高添加量严重影响材料的物理机械性能的缺点，真正做到了高阻燃性、低烟、低毒、无腐蚀性气体产生等优点。[3]
1.1聚乳酸的简介
聚乳酸（PLA）又称为聚丙交酯，是一种非石油基高分子，它的十分原料广泛，并且具有较好的物理性能和力学性能，适宜于吹塑、热成型等多种加工方法。随着PLA聚合度(分子量)的不同，它的应用范围也非常广泛，有望替代聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯等石油基不可生物降解高分子材料，用来生产塑料、薄膜、纤文、医用缝线制品，实用前景十分好。近年来，由于其应用范围的不断扩大，火灾隐患也越来越大，对其进行阻燃改性及火灾危险性研究显就得越来越重要。[4] 聚乳酸(PLA)来自可再生资源，可用于多种用途，比如生物医药、包装、农林也、餐饮业等领域。有关PLA的合成、改性及相关应用已有相关报道。[5-9
聚乳酸可通过生物发酵生产的乳酸经人工化学合成而制得，并且依旧保持着良好的生物相容性和生物可降解性。聚乳酸拥有与聚酯相似的防渗透性，同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度和加工性等。它提供了比聚烯烃更低温度的可热合性，可采用熔融加工技术，包括纺纱技术进行加工。因此聚乳酸可以被加工成各种包装用材料，像农牧业､建筑业用的塑料型材､薄膜，以及化工､纺织业用的无纺布､聚酯纤文等。PLA的生产耗能只相当于传统石油化工领域产品的20%—50%，产生的二氧化碳则只为相对应的50%。
一般的单个乳酸分子通常含有一个羟基和一个羧基,当多个乳酸分子聚在一起时,-OH与其他分子的-COOH脱水缩合,-COOH与另外的分子的-OH脱水缩合, [10]就这样,它们手拉手形成了聚合物,叫做聚乳酸。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，所以聚乳酸是理想的绿色高分子材料。
1.2阻燃剂的研究现状
阻燃剂有很多种，包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、无机阻燃剂等。
卤系阻燃剂，是指分子中含有元素周期表里面第七主族元素F、Cl、Br和I的阻燃剂。它们的化学结构差异较大，有的是脂肪族和芳香族的碳发生卤化反应（所有氢被卤素取代）而得到的，有的是从无机物中获得卤素，但是对聚合物来说最有效的阻燃剂是有机卤素化合物。在卤素中，有机氯和有机溴用的最多，有机溴化物是最常用的。虽然卤素具有阻燃性，但是由于其燃烧后释放的物质对环境有破坏性，所以现在已经不被采用。
红磷、有机磷系和聚磷酸铵等阻燃剂是磷系阻燃剂中常用的阻燃剂，而一般使用的有机磷系阻燃剂有丙苯系磷酸酯、磷酸三甲苯酯、丁苯系磷酸酯、磷酸三 (二甲苯) 酯、磷酸三苯酯等。方科益 [11]等研究发现往聚乳酸中添加具有超支化结构的聚磷酸脂阻燃剂（HPPEA）能促进降解过程中的交联成炭，提高炭层致密性，阻碍热和可燃气体的传递，从而提高阻燃性能。
氮系阻燃剂对于含高聚物材料的阻燃效果是十分有效果的。目前为止氮系阻燃剂用得最多的主要有三种：三聚氰胺及其衍生物和胍类化合物。虽然三聚氰胺对聚乳酸的阻燃效率较高，但用于聚乳酸阻燃体系时三聚氰胺存在容易析出或冒霜的问题。唐林生[12]等研究发现有一种基于烷基次磷酸铝的新型磷氮阻燃剂（OP）对聚乳酸具有很好的阻燃作用，当OP的添加量增加时，材料的弯曲强度和弯曲模量也随着增加，但是会降低冲击功和拉伸强度。王建荣，刘治国[13]等通过实验发现，25%三聚氰胺聚磷酸盐（MMP）的添加量只能使复合材料的氧指数提高5.5%，而垂直燃烧性能几乎没有改善。
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