[发明专利]一种无卤阻燃聚乳酸增韧改性复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及到一种环境友好型的无卤阻燃聚乳酸增韧改性 复合材料及其制备方法。

背景技术

由于高分子材料廉价、质轻和规模化批量生产等卓越特性，而在各行各业和日常生活中广 泛使用，但是，石油基高分子材料的大量使用所产生的“白色污染”已成为危害社会环境的世 界性公害，严重阻碍了社会经济和环境的可持续性发展。生物基可降解聚合材料可以解决石油 基聚合物的难以回收问题。近些年来，世界各国竞相发展生物可降解材料，全球的生物塑料市 场快速增长，生物降解塑料市场预计产值将从2015年的20亿美元增加到2020年的34亿美元， 年均增速可达8％-10％，到2025年，亚洲将成为生物塑料市场的主力军。国内也大力发展生物 可降解材料，吉林省率先强制使用生物可降解塑料，禁用不可降解塑料袋和餐具。

目前，生物可降解聚合物主要包括聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚 物、聚己内酯(PCL)、聚羟基烷酸酯(PHA)等，其中聚乳酸以其生物可降解性、丰富的可 利用的资源以及优越的机械性能引起了广泛的关注。而且聚乳酸的原料可以通过发酵玉米等粮 食作物大规模获得，不依赖石油资源，这对人类的可持续发展具有重要的意义，被认为是最具 竞争力的可再生生物塑料。

聚已二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT，Poly(butyleneadipate-co-terephalate))是己二酸丁二 醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具有聚己二酸丁二醇酯(PBA)和聚对苯二甲酸丁二 醇酯(PBT)的特性，不仅具有优良的生物降解性。既有较好的耐热性和冲击性能，也具有良 好的延展性和断裂伸长率，是目前生物塑料研究中非常活跃的生物降解材料之一。

从国内外公开的专利来看，聚乳酸主要应用在医用领域，主要涉及药物微球载体、防粘膜、 生物导管、骨科用固定物、骨科手术器件、药物复合高分子支架、人工骨等。生物降解塑料还 应用于包装、纤维、农业、注塑等领域，其中在包装行业的应用最为广泛。

聚乳酸具有硬度高，光学性能、空气阻隔性、生物相容性优良，表面光洁度好和印刷显示 效果好等特性，而且其机械强度优于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)等通用塑料的性 能，与ABS等工程塑料的性能相当。因此，聚乳酸有望成为通用和工程塑料的替代产品，应 用于电子工业、建筑材料、纺织材料。这些领域一方面要求材料具有很好的冲击韧性，另一方 面要求具有阻燃性，但由于聚乳酸冲击性能差，并且可燃，因此限制聚乳酸在电子、建筑、纺 织等领域的应用。因此对聚乳酸的增韧和阻燃性能的改善迫在眉睫。

目前，聚合物常用的阻燃改性主要采用添加阻燃剂的方法，含卤阻燃剂添加量少，阻燃效 率高，但是由于卤素阻燃剂在燃烧过程中产生的二噁英等有毒气体，对环境造成二次污染。因 此，聚合物的无卤阻燃改性是市场发展的主流。无卤阻燃剂主要包括无机氢氧化物，磷系阻燃 剂、氮系阻燃剂、膨胀阻燃体系。对于氢氧化镁、氢氧化铝等无机填料阻燃剂，添加量高达50％ 以上才能达到阻燃要求，对材料的力学性能影响较大。而常用的膨胀阻燃体系、磷系和氮系阻 燃剂也往往存在添加量多，对聚乳酸的力学和物理性能影响较大。金属次磷酸盐和烷基次膦酸 金属盐作为新一代的绿色环保无卤阻燃剂，由于次膦/磷酸盐中磷含量很高，具有阻燃性能好、 阻燃效率高、耐热性好的优点而受到国内外阻燃领域的青睐。金属次磷酸盐主要以次磷酸铝、 次磷酸镁、次磷酸钙、次磷酸镧等为代表；因此，本发明一方面采用阻燃效率高的改性次膦/ 磷酸盐进行聚乳酸阻燃改性，另一方面需要对聚乳酸增韧改性，提高阻燃聚乳酸材料的综合性 能。

发明内容

本发明的目的是针对生物可降解材料聚乳酸的冲击性能差、易燃的缺点，提供一种可生物 降解的无卤阻燃聚乳酸增韧改性复合材料，一方面使用高阻燃效率的次膦/磷酸盐作为阻燃剂， 低烟少毒，是一类环境友好性磷系阻燃剂；另一方面采用韧性好的可降解生物塑料如聚已二酸 /对苯二甲酸丁二酯和聚己内酯对聚乳酸进行增韧改性，并采用反应型的改性剂作为增容剂， 进而提升生物降解无卤阻燃聚乳酸改性复合材料的韧性。

本发明提供的一种无卤阻燃聚乳酸增韧改性复合材料，该材料主要由以下的组分组成：

以上组分均为重量百分比。

优选比例为：