苯基次磷酸锌与MCA协效阻燃PLA的性能
2021-08-23张咪丁晓庆王克智王新龙
张咪,丁晓庆,王克智,王新龙
[1.山西省化工研究所(有限公司),太原 030006; 2.南京理工大学,南京 210094]
聚乳酸(PLA)因其优异的综合性能,其生产量和消费量逐年提高,预计2021年PLA的全球生产能力将快速增长到大约每年80万t[1]。PLA的优异性能决定了其生产及应用的快速增长,目前PLA的主要应用领域仍是包装材料(接近70%),如食品包装袋、塑料购物袋等。然而PLA存在一些缺点,例如易燃,其极限氧指数(LOI)只有19.5%左右,且燃烧过程中熔滴现象严重。这极大地限制了其在汽车工业、电子电器和建筑行业中的应用。
氰脲酸三聚氰胺(MCA)是一种商用氮系阻燃剂,具有成本低、氮含量高、无腐蚀性和无毒害的显著优势[2–3]。齐家鹏等[4]通过熔融共混法将MCA引入PLA基体中,发现MCA的存在明显提高了PLA的阻燃性能,同时PLA的成炭能力也得到明显的改善。苯基次磷酸锌(BPA–Zn)是以Zn2+为中心配位离子,苯基次磷酸为配体,利用离子键和配位键在温和条件下达到分子水平上的结合而得到的有机–无机杂化材料。在BPA–Zn分子中,P元素能在气相阻燃中发挥效果并形成稳定含P炭层,Zn元素具有催化成炭效果,两者赋予BPA–Zn良好的阻燃效果[5–6]。吴胜华等[7]采用共沉淀法合成了BPA–Zn并对其进行表征,在此基础上通过熔融共混技术制备了一系列PLA/BPA–Zn复合材料。阻燃结果表明,BPA–Zn的加入可以提高复合材料的成炭性,当添加30%的BPA时PLA/BPA–Zn的LOI值达到24.0%,热释放速率峰值相对于PLA降低了24.9%,有效提高了复合材料的火灾安全性。若是将BPA–Zn和MCA复配使用,构成P,N,Zn协同阻燃体系,可以在达到理想阻燃效果的同时降低阻燃剂的添加量。……
