[01220753]基于环糊精结构的膨胀型阻燃剂设计、合成及其结构对阻燃性能的影响

聚乳酸（PLA）由于其可再生、可降解的特性,逐渐受到工业界和学术界的关注,其应用也从最初的包装材料,扩展到电子电器和汽车等领域。聚乳酸的易燃性不仅限制了其应用,也间接或直接造成了其火灾风险。所以,研究聚乳酸的燃烧与阻燃势在必行。对于膨胀阻燃体系来说,在材料燃烧过程中能够在基体表面形成炭质保护层至关重要。“炭源”、“酸源”和“气源”是其三大组成部分。本项目采用来源于生物质资源的环糊精和双酚酸为阻燃剂的合成原料之一,合成一系列三源一体的膨胀阻燃剂,也为绿色阻燃环保塑料探寻一条新思路。本项目包括以下内容： （1） 利用β-环糊精（CD）和磷-氮系阻燃剂（PAB）合成了一种三源一体化膨胀型阻燃剂CD-nPAB,并采用熔融共混的方法制备了阻燃PLA复合材料（PLA/CD-nPAB）,研究了环糊精结构对其热稳定性和阻燃性能的影响。结果表明,CD-nPAB的加入提高了PLA的热稳定性和阻燃性能,并且体现出随环糊精含量增加而提高的抑烟性能,结合热重-红外联用的结果,指出环糊精具有捕捉小分子的作用。 （2） 将β-环糊精通过苯基膦酰二氯（BPOD）进行修饰,得到磷-环糊精（PCD）,并将其与PLA和聚磷酸铵（APP）共混制备阻燃PLA复合材料（PLA/APP-PCD）。结果显示,该体系具有优异的热稳定性和阻燃性能,在添加20wt%的APP-PCD（5：1）就能到达UL-94 V0等级,添加量增加到30wt%时材料的氧指数从19.7%增加到42.6%。通过热重-红外联用研究了APP与PCD复配阻燃PLA的作用机理和环糊精对小分子的捕捉作用,并通过锥形量热将CD/APP体系与PCD/APP体系阻燃PLA进行比较,研究了环糊精用含磷基团修饰前后对体系的影响。 （3） 合成双酚酸基聚磷酸酯电解质（BPE）,然后以BPE和聚乙烯亚胺（PEI）为壳,多聚磷酸铵为核,利用层层自组装的方法制备了核壳结构阻燃剂BBH。BBH在UL-94、LOI和锥形量热测试方面综合性能较好,同时具有凝聚相和气相阻燃作用。此外由于BBH与PLA基体的相容性好,BBH的加入对材料的韧性有一定程度的提升作用。