[发明专利]一种催化阻燃聚乳酸复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，涉及一种催化阻燃聚乳酸复合材料。

背景技术

随着环保意识的增强和能源危机的加剧，人们对生物基材料和生物可降解材料研究、开发及应用日益重视。聚乳酸（PLA）是这类材料中产量最大的一个品种，具有优良的综合性能。聚乳酸可由单体乳酸环化二聚成丙交酯，再由丙交酯开环聚合而成，也可以由乳酸直接聚合得到。目前，聚乳酸已经能够进行各种成型加工，其制备的各种薄膜、片材、纤维经过热成型、纺丝等二次加工后在纺织、包装、农业、医疗卫生、日常生活用品等领域取得了日益广泛的应用，被称为最有前景的“绿色塑料”。然而聚乳酸本身的阻燃性能只有UL94 HB级，极限氧指数为21﹪，燃烧时只形成一层刚刚可见的碳化层，然后很快液化、滴下并燃烧。为了克服这些缺陷，拓宽其在航空、电子电器、汽车等领域的应用，对聚乳酸阻燃改性的研究已成为关注的热点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种催化阻燃聚乳酸复合材料，该聚乳酸复合材料具有抗熔滴效果好且阻燃级别高的优点，同时能够最大程度的降低添加物对聚乳酸本体材料的物理力学性能的影响。

本发明的复合材料为聚乳酸树脂、酸源、成炭剂、协同剂、抗氧剂和包覆的侧链含氟磺酸（盐）芳香族聚合物共混而成的混合物，每100重量份的复合材料中含有聚乳酸树脂70～95份、酸源和成炭剂混合物3～25份、协同剂0.5～5份、抗氧剂0.01～3份、包覆的侧链含氟磺酸（盐）芳香族聚合物0.1～5份；其中酸源和成炭剂混合物中酸源与成炭剂的质量比为(1:5)～(5:1)；

所述的酸源为聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、磷酸铵镁、甲基膦酸二甲酯中的一种；

所述的成炭剂为季戊四醇、山梨酸、淀粉、木质素、聚碳酸酯、尼龙、酚醛树脂、环氧树脂中的至少一种；

所述的协同剂为钠基蒙脱土、烷基铵盐插层蒙脱土、季鏻盐插层蒙脱土中的一种；

所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1222、抗氧剂168中的一种或两种；其中抗氧剂1010是商品牌号为1010的商品化抗氧剂，其化学名称为四（β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基））丙酸季戊四醇酯；抗氧剂1076是商品牌号为1076得到商品化抗氧剂，其化学名称为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯；抗氧剂1222是商品牌号为1222的商品化抗氧剂，其化学名称为3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯；抗氧剂168是商品牌号为168的商品化抗氧剂，其化学名称为三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯；

所述的包覆的侧链含氟磺酸（盐）芳香族聚合物的制备方法如下：

步骤(1).常温下，将芳香族聚合物溶解在第一溶剂中，然后加入液体溴，搅拌反应6～24h，将反应后溶液置于去离子水或乙醇中，沉淀12～24h，过滤后得到溴化芳香族聚合物；每升第一溶剂溶解0.1～0.5千克芳香族聚合物，每千克芳香族聚合物加入0.1～10升液体溴；

所述的芳香族聚合物为聚联苯、聚砜、聚苯并咪唑、聚芳醚酮、聚芳砜、聚醚酮、聚苯醚、聚苯硫醚、聚芳香酰胺、聚芳香酰亚胺中的一种；

所述的第一溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、三氯甲烷、苯、三氟乙酸、六氟异丙醇中的一种；

步骤(2).将氟磺酸或氟磺酸盐、催化剂和溴化芳香族聚合物加入第二溶剂中，在干冰浴中抽真空，然后在50～200℃下搅拌反应8～24h，静置12～24h，过滤；每升第二溶剂溶解0.1～0.5千克溴化芳香族聚合物，每千克溴化芳香族聚合物对应加入0.1～5 Mol氟磺酸或氟磺酸盐、0.5～10 Mol催化剂；

所述的氟磺酸为全氟烷基氟磺酸或全氟醚基氟磺酸，所述的氟磺酸盐为上述氟磺酸的锂、钠、钾、钙、镁、铁、镍、铝、锌氟磺酸盐；

所述的催化剂为金属铜、镍、锌或钯；

所述的第二溶剂与第一溶剂相同；

步骤(3).将过滤所得的固态物用第三溶剂溶解，每千克固态物使用2.5～50升第三溶剂溶解，所得溶液与滤液混合成混合液；将混合液加入去离子水中搅拌2～8h，混合液与去离子水的体积比为(1:3)～(3:1)，得到悬浮液，将其离心分离；将分离后的沉淀产物用去离子水洗涤3～10次，除去未接枝上的含氟磺酸（盐），得到侧链含氟磺酸（盐）芳香族聚合物；

所述的第三溶剂与第一溶剂相同；