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聚乳酸(PLA)具有生物相容性、生物降解性、可回收性和易加工性等优点,是一种生物环保型的热塑性塑料,目前已应用于一次性用品、食品包装、生物医学等方面。然而,易燃性这一缺点限制了 PLA材料的广泛应用。为了提高PLA的阻燃性能、保持其环境友好性,本文在综合分析PLA阻燃技术的基础上,提出了两种基于生物质制备PLA阻燃复合材料的方法。主要研究内容如下:1.以生物质香蕉皮粉(BPP)作为碳源,硅凝胶包裹聚磷酸铵(MCAPP)作为酸源,制备了 PLA/MCAPP/BPP复合材料,并研究了其阻燃性、热稳定性、残炭形貌、热解产物以及阻燃机理。结果表明,添加15.0wt%BPP时,PLA复合材料的极限氧指数(LOI)达到22.1%,垂直燃烧测试(UL-94)为V-2等级。当引入5.0wt%的MCAPP和15.0wt%BPP时,PLA复合材料(PLA/M5B15)的LOI值增加到31.5%,可通过UL-94 V-0等级,且在燃烧过程中仅有两次熔滴产生。锥形量热测试结果表明,PLA/M5B15的峰值放热率为296.7kw m-2,与PLA相比下降了 10.5%。此外,在TGA测试中,PLA/M5B15表现出最低的最大失重率和最高的残炭含量,这表明PLA/M5B15复合材料具有更好的热稳定性。通过研究复合材料燃烧特性、残炭形貌和热解产物进一步发现,MCAPP与BPP之间的协效阻燃作用不仅有利于PLA复合材料在固相中形成高质量的隔热炭层,而且在气相中也能够通过产生含磷化合物和惰性气体发挥阻燃作用。2.以BPP作为基料,采用生物质酸植酸(PA)对BPP进行阻燃化学改性,制备了新型生物质阻燃剂PA-B。通过对比改性前后BPP的特征官能团、微观形貌、元素含量和热稳定性等变化,证实了 PA-B的成功合成。在此基础上进一步制备了 PLA/PA-B阻燃复合材料,研究了复合材料的阻燃性、热稳定性残炭形貌、热解产物以及阻燃机理。结果表明,加入15.0wt%PA-B后,PLA复合材料(PLA/PA-B15)的LOI显著提高到37.5%,可以通过UL-94 V-0等级且测试过程中熔滴滴落问题明显减少。此外,PA-B的加入还有助于提高PLA的高温热稳定性能。在550.0℃时,PLA/PA-B15在550.0℃时的残炭量为10.9wt%,远高于PLA/B15(3.3wt%)和纯PLA(1.9wt%)的残炭量。通过研究复合材料燃烧特性、残炭形貌和热解产物进一步发现,PA-B不仅在固相中能够促进高质量炭层的形成,起到保护基体、中断燃烧过程的作用,而且在气相中能够基于PO.自由基捕捉OH·与H·自由基发挥阻燃作用。图[19]表[5]参考文献[85]