【摘要】：聚乳酸(PLA)是一種可再生的環(huán)境友好型材料,具有優(yōu)異的力學(xué)性能和生物可降解性。由于PLA是一種極易燃燒的材料,對PLA進行阻燃改性研究具有重要的理論和應(yīng)用價值。磷雜菲類阻燃劑具有低煙、無毒、阻燃效率高等特點,廣泛用于聚合物材料的阻燃改性。本文合成了兩種不同結(jié)構(gòu)的磷雜菲阻燃劑,并對其化學(xué)結(jié)構(gòu)進行了表征分析。將合成的兩種磷雜菲阻燃劑與環(huán)氧擴鏈劑復(fù)配加入到PLA中制備了兩類不同的PLA阻燃復(fù)合材料。詳細討論了兩種不同結(jié)構(gòu)的磷雜菲阻燃劑對PLA阻燃復(fù)合材料性能的影響及阻燃機理,并進一步研究了環(huán)氧擴鏈劑對PLA阻燃復(fù)合材料性能的影響規(guī)律。主要工作如下:1、合成了兩種磷雜菲阻燃劑,分別是9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-基-羥基-苯酚(DOPO-PHBA)和4,4’-{1’’,4’’-苯撐-二[胺基-(10’’’-氧-10’’’-氫-9’’’-氧雜-10’’’λ~5-磷雜菲-10’’’-基)-甲基]}-二苯酚(P-PPD-Ph),通過傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)、核磁共振儀(NMR)和熱重分析儀(TGA)對兩種阻燃劑的結(jié)構(gòu)和熱性能進行了表征。測試結(jié)果表明,成功合成了DOPO-PHBA和P-PPD-Ph,且這兩種阻燃劑的熱穩(wěn)定性較好,在800°C下,DOPO-PHBA和P-PPD-Ph的殘?zhí)柯史謩e為18.5%和25.8%。2、分別將不同添加量的(0wt%,5wt%,10wt%,15wt%)DOPO-PHBA、P-PPD-Ph與定量的(4wt‰)環(huán)氧擴鏈劑(ECE)加入PLA中制備了PLA/ECE/DOPO-PHBA和PLA/ECE/P-PPD-Ph兩種阻燃復(fù)合材料,通過FT-IR、TGA、垂直燃燒(UL-94)、極限氧指數(shù)(LOI)、錐形量熱儀(CONE)、掃描電鏡(SEM)、能量色散X射線譜(EDS)、熱重紅外聯(lián)用(TG-IR)、力學(xué)性能測試等表征方法,對兩種阻燃復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、熱性能、阻燃性能和力學(xué)性能等進行分析,并進一步討論了阻燃機理。測試結(jié)果表明,DOPO-PHBA和P-PPD-Ph的添加均使得PLA阻燃復(fù)合材料的最大降解速率降低,且在700°C下的殘?zhí)柯噬�。DOPO-PHBA和P-PPD-Ph均具有較好的阻燃效果,在添加量為5wt%時,PLA阻燃復(fù)合材料可達到UL-94 V-0級。此時,PLA/ECE/DOPO-PHBA和PLA/ECE/P-PPD-Ph阻燃復(fù)合材料的LOI值分別為30.0%和31.4%。CONE測試表明,DOPO-PHBA和P-PPD-Ph的添加都降低了PLA阻燃復(fù)合材料的熱釋放速率峰值(PHRR)、總熱釋放量(THR)以及有效燃燒熱(EHC)的值。通過SEM觀察炭層的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),DOPO-PHBA和P-PPD-Ph都會使得炭層變得更加致密完整。力學(xué)性能測試表明,DOPO-PHBA和P-PPD-Ph都會使PLA阻燃復(fù)合材料的拉伸強度和彎曲強度減小。CONE測試、殘?zhí)考癟G-IR測試分析表明,DOPO-PHBA和P-PPD-Ph分解釋放含磷物質(zhì),主要呈現(xiàn)氣相阻燃機理,兼具一定的凝聚相阻燃機理。3、分別將定量的(5wt%)兩種磷雜菲阻燃劑與不同添加量的(0wt‰,2wt‰,4wt‰,6wt‰,8wt‰)ECE加入到PLA中制備了PLA/DOPO-PHBA/ECE和PLA/P-PPD-Ph/ECE兩種阻燃復(fù)合材料,通過TGA、UL-94、LOI、CONE、SEM和力學(xué)性能測試分別對兩種阻燃復(fù)合材料的熱性能、阻燃性能以及力學(xué)性能等進行表征分析。測試結(jié)果表明,ECE的添加使得兩種阻燃復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性略有提高,且ECE的添加量分別為4wt‰和2wt‰時,PLA/DOPO-PHBA/ECE和PLA/P-PPD-Ph/ECE阻燃復(fù)合材料分別達到UL-94 V-0級,此時對應(yīng)的LOI值分別為30.0%和30.8%。CONE測試表明,ECE的添加降低了PLA阻燃復(fù)合材料的PHRR、THR以及EHC的值。通過SEM觀察炭層的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),ECE的添加會使得炭層變得更加致密完整。力學(xué)性能測試表明,ECE可以提高PLA阻燃復(fù)合材料的力學(xué)性能。CONE測試和殘?zhí)糠治鼋Y(jié)果表明,ECE可以使得DOPO-PHBA和P-PPD-Ph在PLA阻燃復(fù)合材料中更好地發(fā)揮氣相和凝聚相相互協(xié)同的雙相阻燃作用。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ314.248;TQ323.41
【圖文】：

圖1.2 DOPO的氣相阻燃原理Figure 1.2 Principle of gas phase flame retardancy of DOPO1.3.2 磷雜菲類阻燃劑的分類磷雜菲類阻燃劑按照其應(yīng)用類型可分為反應(yīng)型和添加型，并且已經(jīng)廣泛應(yīng)聚酯、聚酰胺、環(huán)氧樹脂等各類聚合物材料中[32]。不同類型的磷雜菲類阻燃結(jié)構(gòu)有不同的特點：添加型磷雜菲類阻燃劑的結(jié)構(gòu)中沒有可以直接與基體反活性官能基團，主要通過與基體的共混來提高聚合物基體的阻燃性能；反應(yīng)雜菲類阻燃劑的結(jié)構(gòu)中帶有活性官能團，從而可以利用活性基團與聚合物基的反應(yīng)實現(xiàn)對聚合物材料的阻燃改性。不同種類的磷雜菲類阻燃劑適用于不聚合物基體，并且在不同的體系中阻燃機理不同。在同一類型的磷雜菲類阻中，分子的結(jié)構(gòu)不同，其對應(yīng)的阻燃機理和效果也不同。1）添加型磷雜菲類阻燃劑

大學(xué) 2019 屆碩士研究生學(xué)位論文相中同時發(fā)揮了作用：一方面，MVC-DOPO結(jié)構(gòu)中的·等高活性自由基，猝滅氣相中的燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而面，從錐形量熱測試后形成的殘?zhí)啃蚊部闯觯刺砑哟罅康拈_孔結(jié)構(gòu)，這些開孔為可燃性揮發(fā)物提供了氣燃燒，而在MVC-DOPO阻燃復(fù)合材料中，MVC-DOPO能夠使得MVC-DOPO阻燃復(fù)合材料在燃燒后形成更致把燃燒過程中生成的揮發(fā)性物質(zhì)包裹起來，起到防止，對PC基體起到凝聚相阻燃作用。

對PC基體起到凝聚相阻燃作用。O的結(jié)構(gòu)以及錐形量熱儀測試后殘?zhí)勘砻娴腟EM照片：10%MVC-DOPO/PC[35] of MVC-DOPO and the SEM photograph of carbon resid calorimeter test: (A) PC; (B) 10% MVC-DOPO/PC[35]團不僅具有阻燃作用，還可以提高阻燃劑與基過將DOPO接在籠型聚倍半硅氧烷（簡稱POSS）sDOPO，將其添加到環(huán)氧樹脂（簡稱EP）基體OiPPOOOOPO

【參考文獻】

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本文編號：2776617