三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料及制备方法，该三元复合体系包括红麻、纳米氧化锌和高分子型含磷阻燃剂。该阻燃聚乳酸材料制备方法为：（1）将红麻进行碱处理后，再将纳米氧化锌组装、负载在处理过的红麻表面；（2）将高分子型含磷阻燃剂溶于氯仿，再将负载纳米氧化锌的红麻加入高分子型含磷阻燃剂氯仿溶液搅拌一段时间，然后加入聚乳酸粒子，待聚乳酸完全溶解且无气泡后，在玻璃板上成膜，室温挥发，干燥；（3）将干燥后的薄膜加入到双螺杆挤出机中，经挤出、冷却、造粒制得三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料。本阻燃聚乳酸材料配方简单，无卤环保，阻燃效率高，可以使熔滴现象减弱，有效减少火焰的进一步传播。
【专利说明】三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于聚乳酸材料的阻燃【技术领域】，具体涉及是一种三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料及制备方法。
【背景技术】
[0002]聚乳酸(PLA)作为一种生物可降解材料，具有优异的力学性能、透明度好、相容性佳，可被制成纤维、薄膜、片材等。近年来，聚乳酸的应用范围由包装和纺织方面拓展到了交通、电子、电器设备领域，而在这些领域中，市场要求材料能具备一定的阻燃性能来确保制品安全使用，因此赋予聚乳酸材料阻燃性能是十分重要的。
[0003]采用多种不同类型的阻燃剂复配使用，不仅能减少阻燃剂的添加量，提高材料的阻燃性能，还可以改善共混材料的力学性能和耐热性能等。Seongchan Pack等(SeongchanPack, Ezra Bobo, Neil Muir, et al.Polymer, 2012, 53: 4787-4799)研究了 RDP 包覆淀粉改性聚乳酸材料，结果表明，RDP包覆的淀粉有效改善了聚乳酸与填料的相容性，一定程度上改善了聚乳酸材料的冲击强度和屈服强度，但是阻燃聚乳酸材料的UL 94达到VO级时，改性剂的添加量达到了 20%，添加量大，成本提高。Shinji Ochi (Shinji Ochi,Mechanics of Materials, 2008, 40, 446-452)研究了红麻/聚乳酸材料的机械性能,结果表明，红麻的添加有效改善了聚乳酸材料的拉伸，弯曲性能，当红麻的添加量为70%时，聚乳酸材料的拉伸、弯曲强度分别为223MPa、254MPa。原生态红麻的添加，对于聚乳酸的阻燃性能并没有贡献，为了在提高聚乳酸材料的力学性能的同时，改善其阻燃性能，就需要对红麻进行阻燃处理，或者 直接添加少量高效阻燃剂。
随着聚乳酸的应用领域的扩大和各项法规，特别是阻燃法规的越来越严格，进行阻燃聚乳酸材料开发十分必要，其发展方向是高效复合阻燃体系的研究与应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料及其制备方法，所述的三元复合阻燃体系的组成为红麻、纳米氧化锌、高分子型含磷阻燃剂。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，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。
[0005]实现本发明目的的技术解决方案为:
一种三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料，所述的阻燃聚乳酸材料由聚乳酸、负载纳米氧化锌红麻、高分子型含磷阻燃剂混合而成，聚乳酸、负载纳米氧化锌红麻和高分子型含磷阻燃剂的质量比为(70~95):(1~8):(4~22)。
[0006]所述负载纳米氧化锌红麻中氧化锌为纳米级，尺寸为5(Tl00nm，质量分数为18.49%ο
[0007]所述高分子型含磷阻燃剂为间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)结构如下:
【权利要求】
1.一种三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料，其特征在于所述的阻燃聚乳酸材料由聚乳酸、负载纳米氧化锌红麻、高分子型含磷阻燃剂混合而成，聚乳酸、负载纳米氧化锌红麻和高分子型含磷阻燃剂的质量比为(70-95):(广8):(4~22)。
2.根据权利要求1所述的三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料，其特征在于，所述负载纳米氧化锌红麻中氧化锌为纳米级，尺寸为5(Tl00nm，质量分数为18.49%。
3.根据权利要求1所述的三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料，其特征在于，所述高分子型含磷阻燃剂为间苯二酚双(二苯基磷酸酯)结构如下:.
4.根据权利要求1所述的三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，通过以下步骤制备: (O负载纳米氧化锌红麻的制备:将红麻进行碱处理，水洗至中性，烘干备用；将处理后的红麻与二水合乙酸锌混合，在无水乙醇溶剂中搅拌加热至沸腾，再加入氢氧化钠水溶液反应，得到负载纳米氧化锌红麻；(2)三元复合阻燃体系的制备:将高分子型含磷阻燃剂溶于氯仿制成溶液，再将步骤(I)制备的负载纳米氧化锌红麻加入该`溶液，室温搅拌反应； (3)在三元复合阻燃体系中加入聚乳酸，待聚乳酸完全溶解且无气泡后，涂覆在玻璃板上成膜，室温挥发，干燥； (4)将干燥后的薄膜在双螺杆挤出机中挤出、冷却、造粒制得三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料。
5.根据权利要求4所述的三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中得到的负载纳米氧化锌红麻中氧化锌为纳米级，尺寸为5(Tl00nm，质量分数为 18.49%ο
6.根据权利要求4所述的三元复合阻燃体系阻燃聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中室温搅拌反应时间为0.5h。
【文档编号】C08L67/04GK103694657SQ201310720808
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】王新龙, 周露 申请人:南京理工大学