自组装的基于素的阻燃混合物,携带Cu2+用于聚乳酸复合材料,具有更好的消防安全和机械性能
Xianwu Cao1, Yangsheng Zhou1, Jingshu Huang1
1Key Laboratory of Polymer Processing Engineering of Ministry of Education, Guangdong Provincial Key Laboratory of Technique and Equipment for Macromolecular Advanced Manufacturing, School of Mechanical and Automotive Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China.
概括
这项研究开发了一种基于素的新型阻燃混合体 (APL-Cu2+),以改善聚乳酸 (PLA) 的阻燃性和机械性能. 混合动力显著减少了热释放,并增强了PLA.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 消防安全工程 消防安全工程
背景情况:
- 聚乳酸 (PLA) 是一种具有越来越多应用的可生物降解聚合物,但其阻燃性差,机械强度有限.
- 开发有效的阻燃剂,同时提高机械性能,对于扩大PLA的实用性至关重要.
- 生物基阻燃剂为传统的素或基添加剂提供了可持续的替代品.
研究的目的:
- 为聚乳酸 (PLA) 合成一种基于素的新型聚电解质复合体阻燃混合体 (APL-Cu2+).
- 评估PLA复合材料的阻燃性和机械性能增强,其中包括APL-Cu2+混合.
- 在PLA中研究APL-Cu2+混合物的阻燃机制.
主要方法:
- 通过对聚酸盐 (APP),聚乙烯胺 (PEI) 和铜离子在上进行静电吸附来合成APL-Cu2+混合物.
- 使用FT-IR光谱和EDX分析进行APL-Cu2+的表征.
- 使用燃烧试验 (峰值热释放率,总热释放率) 和TG-MS分析评估火焰阻燃性.
- 评估机械性能 (拉力强度,冲击强度) 和炭残渣形态.
主要成果:
- 成功合成含有铜,和的基于素的混合物 (APL-Cu2+).
- 含12%重量APL-Cu2+的PLA复合材料显示,峰值热释放率下降了15.1%,总热释放率下降了18.2%.
- APL-Cu2+促进了密集的石墨化炭层的形成,并在燃烧过程中释放了耐火气体.
- PLA/6APL-Cu2+的拉伸强度和冲击强度分别增加了4.73%和65.71%,这是由于增强的结晶性和界面兼容性.
结论:
- 开发的以素为基础的APL-Cu2+混合体是PLA的有效阻燃剂.
- 混合动力显著提高了PLA复合材料的消防安全和机械性能.
- 这项研究提出了一个可行的策略,用于创建生物基阻燃材料,以提高PLA性能.
