[发明专利]一种聚乳酸阻燃材料组合物和聚乳酸阻燃材料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种阻燃材料组合物和阻燃材料及其制备方法，尤其是一种聚乳酸阻燃材料组合物和聚乳酸阻燃材料及其制备方法。

【背景技术】

聚乳酸(PLA)是以乳酸为原料，经聚合得到的新型聚酯材料，聚乳酸在使用后能被自然界中的微生物完全降解生成二氧化碳和水，不会对环境造成污染，具有良好的可生物降解性能，因此在许多领域得到越来越广泛的应用。但是，在某些特殊领域，如高温或易燃领域，常规的聚乳酸仍不能满足使用需要。

随着人们安全意识和可持续发展意识的日益增强，具有良好生物相容性的材料备受关注。但具有阻燃性能的聚乳酸材料尚未出现。

【发明内容】

为了克服现有技术中聚乳酸材料易燃的问题，本发明提供了一种聚乳酸阻燃材料组合物和由该组合物制成的聚乳酸阻燃材料，该聚乳酸阻燃材料的阻燃性能优异。

本发明公开的聚乳酸阻燃材料组合物包括聚乳酸和无机阻燃剂，所述无机阻燃剂的熔点为400-600℃。

本发明还公开了一种聚乳酸阻燃材料，其中包含熔点为400-600℃的无机阻燃剂。

本发明还公开了一种聚乳酸阻燃材料的制备方法，将聚乳酸阻燃材料组合物混合、挤出，得到挤出产物，再将所述挤出产物进行拉条、切粒、注塑，得到聚乳酸阻燃材料，其中，所述聚乳酸阻燃材料组合物为上述公开的组合物。

通常，在塑料领域，为提高材料的阻燃性能，常规的方法就是添加阻燃剂。现有技术中的阻燃剂包括溴系、氯系及磷系、氢氧化铝、氢氧化镁阻燃剂等。目前在塑料中使用最广泛的阻燃剂中含有卤素及磷系化合物等成份。含卤阻燃剂毒性较大，在燃烧时会产生浓烟及有毒、有强烈腐蚀性气体；而以有机磷化合物为代表的磷系阻燃剂根据种类的不同可能会导致土壤的污染等，存在慢毒性问题；氢氧化铝、氢氧化镁阻燃剂虽然有优良的阻燃和抑烟性能，但因添加量大而存在使塑料成型加工性和物理力学性能下降等问题。以上各种阻燃剂的使用都存在一些问题。

本发明中，通过向聚乳酸中添加熔点为400-600℃的无机阻燃剂，制得聚乳酸阻燃材料。当该聚乳酸阻燃材料受到热冲击时，分散于材料内部的无机阻燃剂熔化，将材料分成多个微区，并进行表面覆盖，起到分割作用，阻止热量在材料内部的快速传播和加剧，并且阻燃剂本身不会燃烧，能有效的将材料受到的热应力进行分散；同时融化后的无机阻燃剂能隔绝氧气，阻止燃烧的发生和进行。相比于通过受热分解产生水等吸热方式起到阻燃作用的阻燃剂，如氢氧化铝等，本发明公开的聚乳酸阻燃材料中的无机阻燃剂起到的阻燃效果更好。

本发明公开的聚乳酸阻燃材料的阻燃性能优异。不会产生浓烟及有毒、有强烈腐蚀性气体，无毒无污染。

【具体实施方式】

本发明公开了一种聚乳酸阻燃材料组合物，包括聚乳酸和无机阻燃剂，所述无机阻燃剂的熔点为400-600℃。

优选情况下，所述无机阻燃剂的熔点为400-500℃。

聚乳酸是以乳酸为原料生产的聚酯材料，具有良好的生物可降解性能、较好的机械性能及物理性能，而且可以与其它材料相容。聚乳酸的结构式如式(1)所示：

所述聚乳酸的粘均分子量为10万-25万，熔点为150-175℃。优选为粘均分子量为15万-23万，熔点为160-170℃。所述聚乳酸可通过商购得到，例如美国natureworks公司生产的聚乳酸，牌号为3051D，注塑级别，粘均分子量为18万，熔点为165℃。

由于聚乳酸原料中的水分会对最后得到的材料的外观及力学性能产生影响，故本发明公开的聚乳酸阻燃材料组合物中，聚乳酸的含水量不高于0.025wt％，优选情况下不高于0.015wt％。通常，各厂家提供的聚乳酸原料中的含水量已给出，优选情况下，对聚乳酸原料进行前处理，前处理的方法可以为：在0.04-0.08MPa，90-95℃下干燥4-8h即可。

对聚乳酸进行前处理后，聚乳酸中的含水量可通过卡氏水分测定仪(梅特勒-托利多中国生产的卡氏水分测定仪，型号MKC-520+ADP-511S)按照ASTM D6869-03用卡尔·费休库伦法和容量法测定。

所述聚乳酸阻燃材料组合物中，无机阻燃剂的含量可在较大范围内变动，优选情况下，以所述聚乳酸重量为基准，所述无机阻燃剂含量为3-10wt％，进一步优选为3-8wt％。

所述无机阻燃剂可以为各种熔点在400-600℃的无机物。在本发明中，所采用的无机阻燃剂包括玻璃粉。由于玻璃为非晶体，无固定熔点，故本发明中，所述的玻璃粉的熔点为玻璃粉的熔融温度。