膨胀型阻燃剂的分子构建及其阻燃聚乳酸研究

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1、硕士学位论文膨胀型阻燃剂的分子构建及其阻燃聚乳酸研究MOLECULARCONSTRUCTIONOFINTUMESCENTFLAMERETARDANTANDSTUDYONFLAME-RETARDEDPOLYLACTICACID尹玮达哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TQ322学校代码：10213国际图书分类号：66.密级：公开理学硕士学位论文膨胀型阻燃剂的分子构建及其阻燃聚乳酸研究硕士研究生：尹玮达导师：孟令辉教授申请学位：理学硕士学科：高分子化学与物理所在单位：化工与化学学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Clas

2、sifiedIndex:TQ322U.D.C:66.DissertationfortheMasterDegreeinScienceMolecularConstructionofIntumescentFlameRetardantandStudyonFlame-retardedPolylacticAcidCandidate：YinWeidaSupervisor：Prof.MengLinghuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：PolymerChemistryandPhysicsAf

3、filiation：SchoolofChemistryandChemicalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要聚乳酸（PLA）具有优异的机械性能和生物降解性能，但是PLA的极限氧指数（LOI）仅为19%，属于易燃材料，限制了其在电气和汽车等领域的广泛应用。近年来科研人员已经开发了多种阻燃剂来降低PLA可燃性，但是它们通常会牺牲PLA的机械强度。为解决PLA的易燃问题

4、，共设计制备了四种膨胀型阻燃体系，旨在提升PLA阻燃性能的同时，减少力学性能的损失。利用曼尼希反应将三聚氰胺接枝到碱木质素上，得到三聚氰胺改性木质素（PN），然后与聚磷酸铵（APP）以不同质量比例混合，添加到PLA中，研究材料的阻燃性能和力学性能。结果表明：阻燃剂的添加总量为20wt%时，其中APP为15wt%，PN为5wt%，PLA/PN/APP材料能达到UL-94V-0级，LOI值为29.9%，但对材料的力学性能损失极大。为了提升阻燃剂与PLA之间的相容性，采用三聚氰胺改性木质素与植酸复配成盐的方法提升阻燃材料的力学性能。当PN-植酸添加量

5、为20wt%时，PLA材料达到最佳的阻燃效果，可通过UL-94V-0级，LOI值达到25.4%。但是力学性能依然不佳，拉伸强度下降了65%。为了进一步提升阻燃剂与PLA之间的相容性，在PN上接枝亚磷酸二甲酯（DMP）得到PN-DMP。当PN-DMP添加量为15wt%时，PLA材料可通过UL-94V-2级，LOI值达到26.7%。PN-DMP的加入使得材料燃烧后易流动，导致阻燃性能下降。利用纳米纤维素（CNF）优异的机械性能，将APP接枝到CNF上，制备了一种阻燃剂。当APP@CNF添加量为10wt%时，阻燃聚乳酸材料取得最佳的阻燃效果，可通过U

6、L-94V-0级，LOI值达到30.0%。在力学性能方面，添加5wt%APP@CNF使得PLA保持高达50.3MPa的拉伸强度。当10wt%APP@CNF加入到PLA基体中时，仍然能够获得48.6MPa的高拉伸强度，本阻燃剂的添加对PLA材料的力学性能的损失有限。关键词：膨胀型阻燃剂；聚乳酸；三聚氰胺；极限氧指数；力学性能-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractDespiteextraordinarymechanicalpropertiesandexcellentbiodegradability,poly(lacticacid)(P

7、LA)stillsuffersfromahighlyinherentflammability,withthevalueofLOIis19%,restrictingitswideapplicationsintheelectricandautomobilefields.Inrecentyears,researchershavedevelopedavarietyofflameretardantstoreducetheflammabilityofPLA,buttheyusuallysacrificethemechanicalstrengthofPLA.

8、Inthisarticle,fourtypesofintumescentflameretardantsweredesignedandpreparedt