[发明专利]一种增强阻燃聚乳酸材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚乳酸材料的增强阻燃技术领域，具体涉及一种增强阻燃聚乳酸材料及其制备方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)是一种生物可降解聚合物，近年来由于它的来源丰富，价格低廉，且力学性能良好而受到越来越多专家学者的关注。聚乳酸可以被制成片材、泡沫、模压制品、纤维等。为了更好的迎合电子电力设备、交通等领域的需求，聚乳酸的阻燃、增强改性成为了一个重要课题。

天然纤维，例如亚麻、椰壳、胡麻、剑麻等，由于它们本身力学强度大，来源丰富，密度小，价格低廉而被作为增强材料增强改性聚合物。红麻，盛产于中国，机械性能尤为突出，被广泛应用于增强工程塑料。Miriam等(Miriam ,Izaskun Garmendia,Javier,Journal of Applied Polymer Science,2008,107,2994-3004)研究了红麻对聚乳酸的增强效果，结果表明，红麻/聚乳酸复合材料的机械性能优异，甚至优于无机填料对聚合物的增强改性效果，但是，原生态的红麻的添加会降低复合材料的拉伸强度，因此必须对红麻进行必要的改性以改善红麻与聚合物基体之间的相容性。

含磷阻燃剂以凝聚相机理阻燃，是近年来发展非常迅速的一种阻燃剂，高效，用量少。Seongchan Pack等(Seongchan Pack,Ezra Bobo,Neil Muir,et al.Polymer,2012,53:4787-4799)研究了RDP对聚乳酸材料的改性效果，结果表明，阻燃聚乳酸材料的UL94达到V0级。然而普通高分子含磷阻燃剂多为液体，耐热性、相容性差，且燃烧时有严重的熔滴现象。为了避免这些问题，高分子缩聚型磷酸酯例如PX-220成为了研究的焦点。刘渊等(刘渊，韩忆，王琪，工程塑料应用，2012,40,5-9)研究了硼改性酚醛树脂在聚合物复合材料中的燃烧和成炭行为，结果表明，硼改性酚醛树脂可以显著增加成炭量和提高炭层稳定性，改善了含磷阻燃体系的凝聚相阻燃效果。但使用单一阻燃剂效果不佳，且添加量大，成本高，因此选择合适的阻燃剂复配使用是高分子材料改性的明智之举。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增强阻燃聚乳酸材料及其制备方法，所述的增强阻燃聚乳酸材料的组成为聚乳酸、改性红麻、硼酚醛树脂、高分子缩聚型磷酸酯。旨在克服现有技术的不足，不仅能够满足材料所需的阻燃性能和力学性能，而且燃烧产生的熔滴减少，促进成炭量的增加，阻止火焰的进一步传播，体系无卤，无毒性，对人体和环境的危害及污染程度低。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种增强阻燃聚乳酸材料，所述的增强阻燃聚乳酸材料由聚乳酸、改性红麻、硼酚醛树脂、高分子缩聚型磷酸酯混合而成，聚乳酸、改性红麻、硼酚醛树脂、高分子缩聚型磷酸酯的质量比为70：10：(2.5～10)：(10～17.5)；所述改性红麻是将红麻进行碱处理，水洗至中性后烘干；将烘干后的红麻置于乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇水溶液中磁力搅拌，抽滤，醇洗，烘干后得到。

所述的增强阻燃聚乳酸材料中，硼酚醛树脂是一浅黄色粉末，结构如下：

m＝2～3。

所述的增强阻燃聚乳酸材料中，硼酚醛树脂中硼的质量分数为2％～4％。

所述的增强阻燃聚乳酸材料中，高分子缩聚型磷酸酯为多聚芳基磷酸酯PX-220，白色固体。

上述的增强阻燃聚乳酸材料的制备方法，通过以下步骤制备：

(1)改性红麻的制备：将红麻进行碱处理，水洗至中性后烘干；将烘干后的红麻置于乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇水溶液中磁力搅拌，抽滤，醇洗，烘干，粉碎至5～10mm；

(2)按比例将聚乳酸、改性红麻、硼酚醛树脂、高分子缩聚型磷酸酯，充分混合后，置于转矩流变仪中，制得增强阻燃聚乳酸材料。

步骤(1)中红麻经过碱处理和乙烯基三甲氧基硅烷处理，碱处理时NaOH的浓度为20wt％，乙烯基三甲氧基硅烷的浓度为10wt％。

步骤(2)中聚乳酸、改性红麻、硼酚醛树脂、高分子缩聚型磷酸酯的质量比为70：10：(2.5～10)：(10～17.5)。

步骤(2)中硼酚醛树脂的结构式如下：

m＝2～3。

步骤(2)中硼酚醛树脂中硼的质量分数为2％～4％。

步骤(2)中高分子缩聚型磷酸酯为多聚芳基磷酸酯PX-220。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：