[发明专利]植酸铵盐阻燃剂及其制备方法和用以制备的阻燃增韧聚乳酸材料

说明书

本发明公开是一种如下结构通式的植酸铵盐阻燃剂及其制备方法：式中R为质子化后的有机胺类化合物，n≥1，本发明还公开了一种用该阻燃剂制备的阻燃增韧聚乳酸材料。本发明提供的阻燃剂对聚乳酸材料具有十分显著的阻燃效果，仅仅需要5wt％的添加量即可以使其通过UL‑94V‑0级且氧指数可达到25％，既避免了添加量大对基材性能的破坏，也大大降低了成本；因共混材料中添加有二异氰酸酯，大大提高了聚乳酸的韧性，使其的缺口冲击强度和断裂伸长率分别提升550％和2000％以上，解决了现有技术添加型阻燃剂导致的共混材料力学性能大幅下降的问题。

技术领域

本发明属于阻燃剂及其制备及用于聚乳酸阻燃改性技术领域，具体涉及一种植酸铵盐阻燃剂及其制备方法和用以制备的阻燃增韧聚乳酸材料。

背景技术

随着世界石化资源的日益减少，人们对于来源于可再生资源的生物基材料的需求日益增高。聚乳酸作为目前产量最大的生物基塑料，不仅在一次性塑料制品、纤维、农地膜等传统生物降解材料使用的场合得到应用，而且也开始在电子电器、轨道交通、汽车等领域得到发展和应用。然而聚乳酸因与大多数石油基塑料一样易燃，从而阻碍了其进一步的应用和发展，因此如何提高其阻燃性显得尤为重要。

目前对聚乳酸的阻燃改性主要是通过加入阻燃剂来获得。所用阻燃剂主要包括卤系、磷氮系、无机阻燃剂等。由于卤系阻燃剂燃烧时会释放出二噁英等有毒气体，已经被逐步摒弃；无机阻燃剂虽可以达到良好的阻燃性能，但往往需要较大的添加量，从而会出现易析出、相容性差等缺陷，并会进一步导致基材的其它性能的恶化，尤其是力学性能；磷氮阻燃剂虽具有较高的阻燃效率，也相对低毒，由此得到了广泛的研究和应用(常少坤,任杰.聚乳酸的阻燃改性研究进展[J].塑料,2010,39(4):85-88；林海娟,方建勇,董丽松.聚乳酸阻燃性能的研究进展[J].高分子通报,2012(3):45-52)，但是磷氮阻燃剂的添加往往会引起聚乳酸基材力学性能的急剧下降，难以满足实际使用要求。例如有学者利用环状磷酸酯和三聚氰胺合成了一种磷氮阻燃剂(Xuan S,Wang X,Song L,et al.Study on flame‐retardancy and thermal degradation behaviors of intumescent flame‐retardantpolylactide systems[J].Polymer International,2011,60(10):1541-1547)，20wt.％的添加量可以使聚乳酸通过UL-94V-0级，虽然文献中作者没有给出阻燃聚乳酸的力学性能，但是可以想象到如此刚性的基团大量加入后势必会对聚乳酸的力学性能造成严重的恶化。另有学者利用六氯环三磷腈和季戊四醇反应生成网状磷氮阻燃剂(Tao K,Li J,Xu L,etal.A novel phosphazene cyclomatrix network polymer:Design,synthesis andapplication in flame retardant polylactide[J].Polymer Degradation&Stability,2011,96(7):1248-1254)，其具有很高的阻燃效率，只需添加5wt.％即可以使PLA通过UL-94V-0级。但是即便这个体系阻燃剂添加量很少，作者依旧不愿提及材料的力学性能。而这正是聚乳酸阻燃研究的现状，由于阻燃剂会导致材料力学性能的大幅下降，研究论文中往往都会回避其力学性能。

为进一步提高聚乳酸的竞争力，因此有必要探索更为高效、绿色且制备工艺简单的阻燃剂，并以此来制备既能够满足阻燃要求，且又能满足实际使用要求的聚乳酸材料。

发明内容

本发明的首要目的是针对现有用于聚乳酸的添加型阻燃剂存在的缺陷，提供一种全新的生物基来源的聚乳酸阻燃剂——植酸铵盐阻燃剂，该阻燃剂具有来源绿色，可再生，合成简单等优势。

本发明的次要目的是提供上述植酸铵盐阻燃剂的制备方法。

本发明的再一目的是提供用上述的阻燃剂与聚乳酸共混制备的阻燃增韧聚乳酸材料。