納米接枝含磷阻燃劑改性聚乳酸的研究.pdf

1、聚乳酸(PLA)是近年快速發(fā)展的生物可降解高分子材料，具有廣闊的前景。但其熱穩(wěn)定性和阻燃性能較差，在航空航天、電子電器、汽車等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用受到限制，提高PLA的熱穩(wěn)定和阻燃性具有重要意義。近些年來，納米技術(shù)在材料中的被廣泛的應(yīng)用，作為納米一族中的多壁碳納米管(MWCNTs)因其優(yōu)異的力學(xué)性能、電學(xué)性能和熱學(xué)性能，受到材料領(lǐng)域的關(guān)注，是一種理想的聚合物改性劑。本文首先將MWCNTs經(jīng)濃硫酸和濃硝酸混合強(qiáng)酸氧化浸泡處理得酸化MWCNTs(

2、f-MWCNTs);f-MWCNTs與氯化亞砜(SOCl2)反應(yīng)得酰氯化MWCNTs(COCl-MWCNTs);COCl-MWCNTs與9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)的衍生物進(jìn)行接枝反應(yīng)得到表面功能化MWCNTs(f-MWCNTs-DH)。以聚乳酸(PLA)為基體，分別以改性前MWCNTs(p-MWCNTs)、f-MWCNTs和f-MWCNTs-DH為改性劑，經(jīng)熔融共混制備一系列PLA納米復(fù)合材料。

3、r>　　利用紅外光譜儀(FITR)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、熱重分析儀(TGA)、紫外-可見分光光度儀、激光納米粒度儀、萬能電子拉力機(jī)、旋轉(zhuǎn)流變儀和微型燃燒量熱計(jì)(MCC)等，表征改性前后MWCNTs的結(jié)構(gòu)和表面形貌，估算DOPO衍生物在MWCNTs表面的相對接枝率，研究改性前后MWCNTs在乙醇中的粒徑和分散穩(wěn)定性，測定改性MWCNTs對PLA力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、阻燃性能和流變性能的影響。運(yùn)用Halpin-

4、Tsai方程對PLA納米復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行了模型評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:
　　(1) MWCNTs經(jīng)混合強(qiáng)酸氧化后表面出現(xiàn)羧基;DOPO衍生物在MWCNTs上的相對接枝率為51％; p-MWCNTs、f-MWCNTs和f-MWCNTs-DH的粒徑分別12147.6nm、176.1nm和352.3nm，改性后的MWCNTs在在無水乙醇中具有良好的分散穩(wěn)定性。
　　(2)改性MWCNTs可顯著提高聚乳酸的力學(xué)性能，f-MWCNTs-

5、DH改性效果最好。當(dāng)f-MWCNTs-DH添加量為0.1％時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能最優(yōu)。復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度為16.9 kJ/m2，較純PLA提高了32.6％。
　　(3) Halpin-Tsai模型可用于評(píng)價(jià)f-MWCNTs-DH在PLA基體中的分散效果和預(yù)測復(fù)合材料的彈性模量。通過效率系數(shù)和方向系數(shù)校正，能較好擬合復(fù)合材料的彈性模量，預(yù)測復(fù)合材料中f-MWCNTs-DH的最佳用量，結(jié)合復(fù)合材料熱穩(wěn)定性和燃燒性能，為優(yōu)化復(fù)合材料