笼型八苯基硅倍半氧烷与聚磷酸铵对聚乳酸的协同阻燃研究

摘要

以高效阻燃聚乳酸(PLA)为目标,用有机-无机杂化的笼型八苯基硅倍半氧烷(OPS)和无机磷系阻燃剂高聚合度聚磷酸铵(APP)阻燃改性PLA.采用双螺杆熔融共混挤出方法制备了PLA/OPS、PLA/APP及PLA/OPS+APP复合材料.极限氧指数、垂直燃烧和锥形量热仪测试研究表明OPS和APP对PLA材料具有明显的阻燃效果,同时对于降低热释放速率具有一定的协同作用.用扫描电镜(SEM)观察OPS、APP在PLA基体中的分散行为;通过热失重分析测试阻燃PLA复合材料的热稳定性;用SEM、能量色散X射线光谱和X射线光电子能谱测试研究了燃烧样品炭层的微观形貌和元素组成.结果表明:OPS和APP在PLA基体中均匀分散;APP的初始热分解过程与PLA的初始热分解温度匹配,APP的高温热分解过程与OPS的热分解匹配,这种匹配的热分解过程和OPS与APP的协同作用提高了PLA材料的热稳定性,并赋予PLA良好的阻燃性能,降低了PLA复合物的热释放速率峰值的同时显著降低了由阻燃剂的添加引起的烟释放,同时维持了PLA材料的拉伸性能.基于综合分析,推断出了3种阻燃PLA复合材料燃烧过程.