[發明專利]含聚合物型單分子阻燃劑的聚乳酸乳酸阻燃復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010111174.0
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111286169A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 馮才敏;黃健光;姜佳麗;練翠霞;農彥彥;李彥萍;黃翠虹;馬彥;彭建兵;梁敏儀;鄭小潔;張浥琨;李佳璐;何卓蓓;吳海燕;王雅詩;黃志鑫;陳世鑫;麥綺文
• 申請（專利權）人: 順德職業技術學院
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L23/12;C08L23/06;C08L85/02;C08K5/134;C08K5/20;C08K5/526;C08K5/52;C08K5/098;C08K5/13;C08K13/02;C08K5/09;C08K3/32
• 代理公司: 佛山市科順專利事務所 44250
• 代理人: 梁紅纓

本發明涉及一種含聚合物型單分子阻燃劑的聚乳酸阻燃復合材料及其制備方法，特點是：先將65?90%的聚乳酸及0.1?5%的潤滑劑投入到高速混合機中高速分散2?5分鐘，得到混合物；然后將混合物與9.5?30%的膨脹型阻燃劑及0.1?0.5%的抗氧劑混合5?20分鐘，得到膨脹型阻燃混合物；再將膨脹型阻燃混合物用雙螺桿擠出機擠出造粒或用雙輥混煉機混合均勻，得到含聚合物型單分子阻燃劑的聚乳酸阻燃復合材料，雙螺桿擠出機各區的溫度或用雙輥混煉機各區的溫度設置在150?230℃之間。其優點為：改善了阻燃劑的耐熱性、耐水性的同時，通過阻燃劑的結構設計與調整，制備高效的阻燃體系。

技術領域

本發明涉及阻燃聚乳酸復合材料技術領域，具體來講是一種含聚合物型單分子阻燃劑的聚乳酸乳酸阻燃復合材料及其制備方法。

背景技術

聚乳酸是一種新型的生物降解材料，使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環境，這對保護環境非常有利，是公認的環境友好材料。同時，它的熱穩定性好，加工溫度170～230℃，有好的抗溶劑性，可用多種方式進行加工，如擠壓、紡絲、雙軸拉伸，注射吹塑。用途十分廣泛，可用作包裝材料、纖維和非織造物等，主要用于服裝（內衣、外衣）、產業（建筑、農業、林業、造紙）和醫療衛生等領域。

但是聚乳酸的極限氧指數只有20%左右，并且燃燒時形成大量的滴落物，限制了航空、電子電器、汽車等領域的應用，因此非常有必要對聚乳酸開展阻燃改性。工業上較為常用且經濟的方法是使用添加型阻燃劑。最常用于聚乳酸的阻燃劑可分為三大類，分別是含鹵阻燃劑（尤其是含溴阻燃劑）、金屬氫氧化物和膨脹型阻燃劑。

金屬氫氧化物是最常用最便宜的無鹵阻燃劑，在燃燒過程中釋放出水蒸氣，起到稀釋可燃性氣體，生成的金屬氧化物覆蓋在材料表面，起到阻隔作用，具有無毒、無污染等優點；但是它們的阻燃效率低，添加量大，與聚合物基材的相容性差，對材料的力學性能損害很大，從而限制了其在材料中的應用。

含鹵阻燃劑具有良好的阻燃效果，尤其是溴系阻燃劑（如十溴二苯乙烷等）與三氧化二銻（Sb₂O₃）的復配體系，具有較高的阻燃效率；但是，該類阻燃劑在燃燒時會釋放出大量的鹵代氫和二噁英等有毒有害的氣體，嚴重危害生命安全和環境安全。因此，開發環保、高效、無鹵、低毒、低煙的阻燃劑顯得尤其重要。

膨脹型阻燃劑（IFR）以磷-氮為主要阻燃元素，在燃燒時能形成膨脹致密的炭層，阻隔空氣、可燃性物質和熱量的傳遞，從而實現揮阻燃作用，是最有發展前景的環保型阻燃劑。最早發現的膨脹型阻燃劑由多聚磷酸銨（APP）、季戊四醇（PER）和三聚氰胺（MEL）或者淀粉、木質素等符合，對PLA具有良好的阻燃效果。APP與膨脹石墨（EG）按照一定比例混合對PLA也具有較好的阻燃效果；添加量為15%，兩者比例為1:3時，氧指數達到36.5%，并通過V-0級測試。公告號為CN102134352B、名稱為“膨脹型阻燃聚丙烯復合材料及其制備方法”的發明專利，其公開了膨脹型阻燃聚乳酸復合材料的制備，該類阻燃聚乳酸復合材料具有良好的阻燃性能。公開號為109535429A、名稱為“高效阻燃的聚苯基磷酰胺類復合阻燃劑及其制備方法”，其公開了聚苯基磷酰胺阻燃PLA，具有良好的阻燃效果。

目前，使用的膨脹型阻燃劑還存在下述缺點：1、與基材的相容性較差，對基材的力學性能損害較大，需要減少添加量；2、阻燃效率還不夠高，需要制備更有效的復配體系，提高阻燃效率；3、小分子阻燃劑容易遷移。因此，本發明旨在改善阻燃劑的耐熱性、耐水性、低遷移型的同時，通過成炭劑的結構設計與調整，使成炭劑具有較好的成炭效果，與多種酸源復配，都能形成阻燃性能良好的膨脹阻燃體系。

發明內容

本發明的目的旨在克服現有技術的不足而提供一種含聚合物型單分子阻燃劑的聚乳酸阻燃復合材料及其制備方法，改善阻燃劑的耐熱性、耐水性的同時，通過阻燃劑的結構設計與調整，提高阻燃效率，降低水溶性能和遷移性。