新型膨胀阻燃剂阻燃聚乳酸材料研究(2)
3.3 复合材料燃烧后残炭结构表征与机理讨论 17
3.3.1 复合材料残炭SEM分析和EDS分析 17
3.3.2 复合材料残炭红外测试 18
结论 20
致谢 21
参考文献 22
1 引言
1.1 膨胀型阻燃剂的研究现状
1.1.1 膨胀型阻燃剂的分类
1.1.2 膨胀型阻燃剂的阻燃机理
1.1.3 膨胀型阻燃剂的研究进展
1.2 膨胀型阻燃剂阻燃聚乳酸材料研究
1.2.1 聚乳酸的基本性质
近几年，由石油基化工产品引起的能源匮乏和环境污染越来越严重，因此生物可降解材料的研究已经成为了研究的一个焦点。乳酸可以通过生物发酵从淀粉、糖类等一些生物质材料中提取，然后聚合成聚乳酸。聚乳酸是一种聚酯，聚乳酸具有可再生性、生物降解性，可以自然降解，也没有任何的毒性，同时具有较高的模量和透明度，聚乳酸的缺点是冲击强度比较低，耐热性也不好，并且容易水解，因此耐水性不是很好，尽管如此，对聚乳酸进行表面改性后，仍然是替代传统石油基高分子材料的最佳选择［18］。聚乳酸最主要的一个性质就是其具有热解性，其热解性不仅影响生物降解性，同时其力学性能也会受到一定的影响，PLA使用寿命也取决于其降解性能［19］。聚乳酸热解的机理可能是链端解聚、消去反应和无规断链同时存在，还可以和氧气会发生缓慢的氧化反应降解，若有水存在时，聚乳酸也会发生水解，聚乳酸链端的羧基可以催化水解，导致水解加速，并且由于链端的羧基具有使水解加速的作用，PLA内部水解速率要比表面水解速率快，因此PLA水解行为和其尺寸有关。对于结晶性PLA来说，其非晶部分有较好的亲水性，因此无规断链首先发生在非晶区域［20-21］。PLA的水解取决于许多因素，包括化学结构、表面形貌以及水解条件等。聚乳酸另一个比较重要的物理性质是聚乳酸是一种脆性材料，一般不能用作结构材料，在加上聚乳酸的价格颇高，所以聚乳酸材料的应用受到了一定的限制［22］。要扩展聚乳酸材料的应用，可以从降低成本和改善其固有脆性出发，据此，较好的办法是将价格较低的生物质材料添加到聚乳酸中，例如淀粉、DDG等。DDG可以从乙醇工业中的废物酒糟中获取，谷子经过酶催化降解后产生C6结构的糖类，再经发酵得到乙醇和二氧化碳，此过程得到的固体残渣，也就是酒糟，含有蛋白质、纤文素、半纤文素、木质素以及残留的淀粉和少量酵母，酒糟烘干之后得到的产物就是DDG［23］。DDG价格低，与PLA的相容性好，容易研磨，同时也不像有些无机填料一样对PLA的成型过程产生较大的影响，是一种非常好的填料，也是膨胀型阻燃体系的“天然成炭剂”。将PLA和DDG共混虽然降低了材料的成本，并使得其某些性质如阻燃性、热稳定性等提高，但是却使材料的强度下降，脆性也未得到较大的改变，因此我们还可以在共混材料中加入增塑剂如甘油、山梨糖醇等，因此需要进一步探究对共混材料增强的方法。通过共混得到的PLA生物衍生材料使我们摆脱了对传统石油基材料的依赖，并且提高了对材料可持续利用的能力［24］。
1.2.2 聚乳酸的应用
聚乳酸的应用非常的广泛，由于聚乳酸拥有高透明度和高弹性模量，因此在生产一次性用品时用得较多。同时因为在与人体的生物相容性方面聚乳酸性能比较好，因此聚乳酸在医疗用品方面的应用也颇多［25］，聚乳酸具有非常好的综合性能，除了上述两个方面的应用以外，还在包装材料、电子产品、农业用品等方面有颇多的应用，现列表陈述如下：