[發(fā)明專利]一種具有阻燃功能的熱固性聚乳酸材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310066539.2
• 申請(qǐng)日: 2013-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103159903A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任杰;李建波;丁峰;陳?ài)?/a>;孫旻豐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F290/06
• 分類號(hào): C08F290/06;C08K13/04;C08K3/32;C08K5/053;C08K5/3492;C08K3/34;C08K3/26;C08K5/523;C08K5/098;C08K3/22;C08K7/24;C08K3/02
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有阻燃功能的熱固性聚乳酸材料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚乳酸（PLA）作為一種可完全生物降解、環(huán)境友好的脂肪族聚酯類高分子材料，具有良好的生物相容性、機(jī)械性能和成型加工性能，因此備受人們關(guān)注。其作為可降解材料的研究熱點(diǎn)之一，被產(chǎn)業(yè)界一致認(rèn)定為新世紀(jì)最有發(fā)展前途的新型“生態(tài)材料”。?然而，聚乳酸的耐熱性差，而且，聚乳酸和其他高分子一樣，易于燃燒。而在航空、電子、汽車領(lǐng)域不僅要求材料具有良好的機(jī)械性能，還要求材料有良好的熱性能和阻燃性能。這就大大限制了其在航空、汽車等更廣闊的領(lǐng)域中應(yīng)用，需要通過(guò)改性提高聚乳酸熱性能和阻燃性能。

采用添加型阻燃劑來(lái)提高高分子材料的阻燃性能是材料阻燃改性的常用方法。鹵素阻燃劑常被用作熱塑性高分子的阻燃劑，具有較高的阻燃效果。但是隨著阻燃技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)含鹵阻燃劑燃燒時(shí)生成鹵化氫等有毒氣體。同時(shí)含鹵阻燃劑及其燃燒時(shí)的生成物具有致癌作用，因此目前歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)對(duì)部分含鹵阻燃劑發(fā)布了禁令。阻燃技術(shù)的無(wú)鹵化是未來(lái)材料阻燃改性的發(fā)展方向。在國(guó)內(nèi)，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、同濟(jì)大學(xué)等機(jī)構(gòu)對(duì)聚乳酸的阻燃改性進(jìn)行了研究，也取得了一些進(jìn)展。例如中國(guó)專利200810036553.7將熱塑性聚乳酸和無(wú)鹵阻燃劑、阻燃助劑及其他添加劑放入擠出機(jī)或雙輥開(kāi)煉機(jī)中進(jìn)行熔融共混，制備了具有阻燃功能的聚乳酸，并且發(fā)現(xiàn)此方法大大降低了聚合物燃燒時(shí)熔融物的滴落。這些研究都是用熱塑性聚乳酸和阻燃劑進(jìn)行熔融共混，得到了阻燃聚乳酸。還有其他一些研究方法。如中國(guó)專利200810147907.5通過(guò)擴(kuò)鏈法或偶聯(lián)法將起阻燃作用的磷元素引入到分子主鏈中獲得了含磷無(wú)鹵阻燃性聚乳酸，該聚乳酸垂直燃燒等級(jí)達(dá)到了V-0。但是該方法制備時(shí)采用高溫低壓，條件較苛刻，加入異氰酸酯擴(kuò)鏈，制備過(guò)程毒性較大。中國(guó)專利201210207082.8是以氨基化合物、乳酸為原料，通過(guò)直接熔融聚合法，合成了具有阻燃性能的含氮基聚乳酸。但是該方法合成的聚乳酸分子量不高，并不具有實(shí)用價(jià)值。

并且以上所述這些方法得到的具有阻燃功能的聚乳酸仍和普通聚乳酸具有相同的缺點(diǎn)，熱性能較差。所以需要尋找其它解決辦法，比如交聯(lián)固化。中國(guó)專利200810050975.X采用在聚乳酸樹(shù)脂中添加硅烷偶聯(lián)劑的方法，在熱水中使硅烷偶聯(lián)劑交聯(lián)，改善聚乳酸的力學(xué)性能；中國(guó)專利200810050603.7采用聚乳酸與三烯丙基異氰尿酸酯共混，然后輻照使乙烯基單體聚合交聯(lián)，形成耐熱的聚乳酸基體樹(shù)脂。但這兩種方法制備的材料中，聚乳酸分子并未發(fā)生交聯(lián)，僅僅是添加的多官能團(tuán)單體參與了交聯(lián)反應(yīng)，兩者共混主要是形成海島結(jié)構(gòu)，可以一定程度上改善聚乳酸的耐沖擊性能和拉伸強(qiáng)度，但該方法交聯(lián)密度低、交聯(lián)結(jié)構(gòu)的規(guī)整性和均勻性不可控，而且采用的是商品化的高分子量熱塑性聚乳酸，熔體粘度大，不利于均勻混合。這些材料并不能算是真正意義上的熱固性聚乳酸。中國(guó)專利201110004315.X和201110168622.1分別采用丙交酯開(kāi)環(huán)聚合和乳酸縮聚反應(yīng)制備了端基改性的星形結(jié)構(gòu)的聚乳酸，然后利用端基攜帶的碳碳雙鍵進(jìn)行自由基聚合實(shí)現(xiàn)聚乳酸的交聯(lián)，從而制備了真正意義上的熱固性聚乳酸。這種熱固性聚乳酸的耐熱性有大幅提高。但是這種聚乳酸阻燃效果較差，還需要對(duì)其進(jìn)行阻燃改性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有阻燃功能的熱固性聚乳酸材料及其制備方法。

本發(fā)明提供的具有阻燃功能的熱固性聚乳酸材料，是先稱取聚乳酸預(yù)聚物，加入稀釋劑或加熱至70~100℃，攪拌，然后將干燥過(guò)的無(wú)鹵阻燃劑和阻燃助劑均勻分散到聚乳酸樹(shù)脂中，并通過(guò)引發(fā)劑引發(fā)自由基聚合反應(yīng)而交聯(lián)固化，得到具有阻燃功能的熱固性聚乳酸材料；該復(fù)合材料中各組分的重量百分比如下：

組分??????????????重量百分比?wt%

聚乳酸預(yù)聚物???????????50~95

無(wú)鹵阻燃劑??????????????5~30

阻燃助劑????????????????0~10

稀釋劑??????????????????0~30

引發(fā)劑??????????????????1~3

其總重量滿足100%；

其中：所述聚乳酸為經(jīng)不飽和酸酐改性后的星形熱固性聚乳酸預(yù)聚物，其端羥基因與不飽和酸酐發(fā)生酯化反應(yīng)而被不飽和基團(tuán)所取代，可通過(guò)引發(fā)C=C雙鍵發(fā)生自由基聚合反應(yīng)而交聯(lián)固化，未固化前星形聚乳酸的重均分子量為1×10³~3×10⁵。