[發(fā)明專利]一種膨脹型阻燃劑、阻燃聚乳酸材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910630458.8
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110396284B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王新龍;王康琪;張咪;丁曉慶;王明;詹億興
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L5/08;C08L87/00;C08K9/12;C08K3/04;C08B37/08
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發(fā)明公開了一種膨脹型阻燃劑、阻燃聚乳酸材料及其制備方法。所述的膨脹型阻燃劑由質(zhì)量比為96～80：4～20的殼聚糖鹽和ZIF?8@GO組成，其中殼聚糖鹽是由2?羧乙基苯基次磷酸和殼聚糖反應(yīng)制得，ZIF?8@GO是將沸石咪唑酯骨架材料ZIF?8負(fù)載到氧化石墨烯上制得；采用溶液共混的方法將聚乳酸的氯仿溶液與膨脹型阻燃劑的氯仿分散液按質(zhì)量比為95：5的比例共混，涂膜，制得阻燃聚乳酸材料。本發(fā)明的阻燃聚乳酸材料配方簡單，無鹵環(huán)保，顯著地改善了聚乳酸的力學(xué)性能和阻燃性能，阻燃聚乳酸材料的熔滴現(xiàn)象明顯減弱，燃燒后生成連續(xù)且致密的炭層，起到了隔熱隔氧的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚乳酸材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種膨脹型阻燃劑、阻燃聚乳酸材料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚乳酸具有環(huán)境與資源的雙重優(yōu)勢，是一種具有潛力和應(yīng)用價(jià)值的生物可降解高分子材料。聚乳酸由于其力學(xué)性能優(yōu)異，易加工成型以及具有良好的生物相容性，廣泛地應(yīng)用于生活中的各個(gè)領(lǐng)域。但是聚乳酸存在易燃、熔滴嚴(yán)重等問題，存在很大的安全隱患，極大地限制了其在汽車、電子電器等領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，制備阻燃聚乳酸材料成為了必然的研究趨勢。

殼聚糖（CS）是一種具有多羥基的天然堿性氨基多糖，由于其來源廣、價(jià)格低廉、無毒、可生物降解等特點(diǎn)，殼聚糖及其衍生物在生物醫(yī)用材料、可生物降解包裝、化妝品、廢水處理等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。殼聚糖中含有大量的C、N，是一種良好的阻燃劑，但殼聚糖本身是一種強(qiáng)極性的材料，與聚合物的相容性差，這勢必會導(dǎo)致復(fù)合材料性能的劣化，如力學(xué)性能、阻燃性能等。為了解決這個(gè)問題，需要對殼聚糖進(jìn)行處理，將疏水性基團(tuán)引入殼聚糖中，促進(jìn)殼聚糖與聚合物的相容。Shi Xingxing等（Shi X, et al. PolymersAdvanced Technologies, 2018, 29, 860-866）合成了阻燃劑CS-P-Co，然后將其加入到聚乳酸中以提高聚乳酸的阻燃性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，阻燃劑CS-P-Co在聚乳酸基體中分散良好，但是沒有起到很好的阻燃效果，當(dāng)加入4wt% CS-P-Co時(shí)，復(fù)合材料的LOI值僅為22.5%。

沸石咪唑酯骨架（ZIF-8）中含有大量的N、Zn，是一種非常有前景的阻燃劑。Zhang等（Zhang M, et al. Journal of Materials Science, 2018, 53, 7083-7093）制備了ZIF-8負(fù)載氧化石墨烯（ZIF-8@GO），并將其加入聚乳酸基體中，結(jié)果表明ZIF-8@GO的加入提高了聚乳酸的阻燃性能，復(fù)合材料的熔滴現(xiàn)象得到明顯的改善，但力學(xué)性能沒有得到明顯的增加。

發(fā)明內(nèi)容

針對聚乳酸自身易燃、極限氧指數(shù)低、脆性嚴(yán)重等問題，本發(fā)明的目的是提供一種膨脹型阻燃劑，含有膨脹型阻燃劑的阻燃聚乳酸材料及其制備方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下：

膨脹型阻燃劑，由殼聚糖鹽和二元雜化納米粒子ZIF-8@GO按不同的質(zhì)量比組成，其中殼聚糖鹽是由2-羧乙基苯基次磷酸與殼聚糖發(fā)生成應(yīng)得到殼聚糖鹽。

進(jìn)一步的，所述的二元雜化納米粒子ZIF-8@GO是沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8通過配位作用負(fù)載在氧化石墨烯上制得，其中ZIF-8的負(fù)載量為16.1～18.0%。

進(jìn)一步的，所述的膨脹型阻燃劑中殼聚糖鹽和ZIF-8@GO的質(zhì)量比為96～80：4～20。

本發(fā)明提供上述膨脹型阻燃劑的制備方法，具體步驟如下：

第一步，在水浴加熱60～70℃下，將2-羧乙基苯基次磷酸溶于水中，攪拌使其完全溶解以配成2wt%的2-羧乙基苯基次磷酸水溶液待用，將殼聚糖少量多次地加入到所述2-羧乙基苯基次磷酸水溶液中，60～70℃下攪拌5～6h，將反應(yīng)物冷卻，用乙醇析出，產(chǎn)物為淡黃色固體，將反應(yīng)物烘干備用，從而得到殼聚糖鹽。