聚乳酸（PLA）是一種理想的生物可降解和原料可再生的綠色高分子材料,在塑料包裝、電子產(chǎn)品等方面具有廣泛應(yīng)用。然而PLA自身阻燃性能差、極易燃燒,而且燃燒過程中存在嚴(yán)重的熔滴現(xiàn)象,在一定程度上限制了PLA高分子材料的進(jìn)一步應(yīng)用和發(fā)展。本論文利用磷系阻燃劑與金屬有機(jī)框架協(xié)同作用,通過熔融共混的方法制備PLA復(fù)合材料,既降低了磷系阻燃劑的添加量,同時能夠提升復(fù)合材料的阻燃性能。具體研究內(nèi)容如下:（1）選擇具有催化作用的Ni-MOF與聚磷酸銨（APP）復(fù)合使用,制備復(fù)合材料PLA/APP/Ni-MOF,以此來提高PLA的阻燃性能。阻燃測試結(jié)果表明,當(dāng)阻燃劑總添加量為14 wt%,Ni-MOF的添加量為2 wt%時,復(fù)合材料的阻燃性能最佳。其中,極限氧指數(shù)值（LOI）為36.6%,垂直燃燒測試（UL-94）樣品熔滴現(xiàn)象得到抑制且達(dá)到V-0等級,錐形量熱測試中可以形成連續(xù)、致密的穩(wěn)定炭層,而且熱釋放速率峰值（PHRR）相比于純PLA降低了60.4%。（2）為提高阻燃劑在PLA基體中的分散性,將9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（DOPO）接枝到Fe-MOF表面,制備PLA/MOF... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

近幾年來重大火災(zāi)事件阻燃材料是指在火焰中不能燃燒或者不易燃燒、離開火焰后迅速熄滅的一種保護(hù)

第1章緒論2材料。經(jīng)實踐證明，阻燃材料的應(yīng)用能夠降低火災(zāi)發(fā)生時材料的燃燒速度，抑制熱量、煙和一氧化碳等有毒物質(zhì)的釋放，這不僅保證了人類生命和財產(chǎn)安全，同時也減少了火災(zāi)對大氣等自然環(huán)境的污染[3]。另外，阻燃材料的發(fā)展更加拓寬了高分子材料的應(yīng)用范圍。目前，隨著阻燃技術(shù)的不斷發(fā)展，阻燃高分子材料被廣泛應(yīng)用于服裝、包裝、紡織業(yè)等領(lǐng)域，如圖1.2所示。阻燃高分子材料的使用在很大程度上降低了火災(zāi)發(fā)生的頻率，為人類生命財產(chǎn)安全帶來幫助。圖1.2阻燃高分子材料的應(yīng)用1.2高分子材料的基本阻燃機(jī)理高分子材料在燃燒過程中會釋放出大量的煙和熱，是一種復(fù)雜的熱氧化反應(yīng)。其燃燒進(jìn)程主要包括：1.材料受到外界熱源的加熱，受熱軟化；2.軟化后的材料可以與空氣中的氧自由基發(fā)生鏈?zhǔn)浇到夥磻?yīng)，導(dǎo)致?lián)]發(fā)性物質(zhì)、可燃性氣體液體等物質(zhì)的釋放。隨著可燃物濃度的增加和體系溫度的升高，當(dāng)達(dá)到一定值時這些可燃物就會著火燃燒，燃燒過程中釋放的熱量和可燃性氣體會傳遞到火焰區(qū)，促進(jìn)聚合物的降解過程，并加快火焰?zhèn)鞑�，�?dǎo)致更多可燃性氣體的生成，使材料的燃燒面積增大。因此，實現(xiàn)高分子材料的阻燃需要控制可燃性物質(zhì)的傳播，或者從抑制自由基鏈?zhǔn)浇到夥磻?yīng)的發(fā)生入手考慮。1.2.1冷卻機(jī)理冷卻機(jī)理又稱為吸熱機(jī)理，主要原理是具有高熱容的阻燃劑受熱分解，發(fā)生脫氫或者脫水反應(yīng)，生成的水可以吸收燃燒過程中釋放的熱量，抑制材料表面溫度升高，降低聚合物的分解速率，從而減少可燃物，阻止燃燒反應(yīng)的進(jìn)行，實現(xiàn)對材料阻燃性能的改善。

產(chǎn)生有毒腐蝕氣體，造成“二次傷害”[12]。因此，尋找鹵系阻燃劑的替代品和實現(xiàn)阻燃劑的無鹵化是未來的發(fā)展趨勢。1.3.3磷系阻燃劑鹵素阻燃劑由于鹵素的存在具有毒性，會對自然環(huán)境和人類造成一定的傷害，現(xiàn)在該類阻燃劑已經(jīng)被禁止使用[13]。新型的含磷阻燃劑已經(jīng)取代鹵系阻燃劑，得到廣泛使用。磷系阻燃劑主要包括有機(jī)和無機(jī)含磷阻燃劑，常見的有機(jī)磷系阻燃劑有磷酸酯、亞磷酸酯、有機(jī)磷鹽以及含磷多元醇等，無機(jī)磷系阻燃劑有磷酸銨鹽、聚磷酸銨（APP）、紅磷等。磷系阻燃劑主要在凝聚相和氣相發(fā)揮作用，具體阻燃機(jī)理見圖1.3。燃燒時含磷化合物分解生成磷酸這種非燃性液態(tài)膜覆蓋到材料表面，對位于凝聚相的基體起到一定保護(hù)作用。同時，磷酸進(jìn)一步脫水炭化生成偏磷酸，繼續(xù)聚合成強脫水劑聚偏磷酸，促進(jìn)高分子材料脫水炭化、芳化，形成交聯(lián)的炭層[14]。部分無機(jī)含磷阻燃劑（如：聚磷酸銨）在燃燒過程中形成膨脹炭層，作為保護(hù)層覆蓋于基體表面，抑制了熱量和可燃性物質(zhì)的轉(zhuǎn)移。另外，含磷阻燃劑是一種很好的自由基捕獲劑，在燃燒時有PO生成，與氣相區(qū)的自由基結(jié)合，抑制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行，阻止燃燒，從而提高阻燃性能。圖1.3磷系阻燃劑的阻燃機(jī)理磷系阻燃劑在聚合物中具有優(yōu)異的阻燃性能，在當(dāng)今社會具有很大的應(yīng)用價值。然而，磷系阻燃劑在使用過程中也存在一些問題，譬如易揮發(fā)、耐熱性差等，對材料的阻燃性能造成影響。目前，針對提高磷系阻燃劑阻燃性能的方法主要有將含磷阻燃劑表面接枝改性、與其它阻燃劑協(xié)同作用等，以此來克服該類物質(zhì)自身的缺陷。1.3.4膨脹阻燃劑膨脹阻燃劑能夠在基體表面形成膨脹的炭層，阻止燃燒的進(jìn)一步發(fā)生[15]。膨脹阻燃劑無煙、無毒、無腐蝕性氣體產(chǎn)生，具有優(yōu)異的阻燃性能，是目前最有應(yīng)用前景的阻燃劑?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3299969