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聚乳酸(PLA)是一种可生物降解的线性生物基聚合物,由于其力学性能(如拉伸强度和刚度等)好、生物相容性高、可使用常规设备加工等优异的性能特点,被广泛使用在医疗、建筑、3D打印等领域。但是由于PLA自身结构的原因,易于燃烧,并在燃烧过程中存在严重的熔融滴落现象,严重制约了其应用领域。本文采用协效阻燃的方法,利用无机酸改性纳米粒子,将其与膨胀阻燃剂复配应用于PLA中,从而提高整个阻燃体系在PLA基体中的阻燃效率。主要包括以下三部分:1.以镁铝水滑石为前体,利用离子交换反应制备氨基磺酸插层水滑石(SA-LDH)。通过测试表明:氨基磺酸根成功插层进入水滑石层间,片层间距扩大。将其和膨胀阻燃剂IFR(APP:PER=2:1,质量比)按照一定的配比复配通过熔融共混的方法添加到PLA中。实验表明:该体系的最佳添加量配比是SA-LDH为1%,IFR为19%,此时复合材料的极限氧指数(LOI)达到最大值48.7%,垂直燃烧等级(UL-94)达到V-0等级,释热速率峰值(pHRR)从306.3 kW/m2下降到58.1 kW/m2。热重分析表明,PLA/IFR/SA-LDH样品的热稳定性明显改善,高温残炭量有所提高。2.利用水滑石的记忆效应,采用焙烧复原法制备了磷钨酸插层改性Mg-Al水滑石(PWA-LDH)。分析表明:磷钨酸根成功插层水滑石。将其应用于膨胀阻燃PLA复合材料中。通过测试分析,结果表明:PLA/IFR/PWA-LDH复合材料表现出突出的阻燃效果和热稳定性,当总添加量为20%(APP/PER为18%,PWA-LDH为2%)时,聚乳酸复合材料的LOI达到48.3%,UL-94等级为V-0等级,高温残炭量显著提高。PLA/IFR/PWA-LDH材料燃烧后形成的炭层连续且致密,炭层结构稳定,强度高,能够有效地隔热隔氧,从而保护PLA基体。3.磷钨酸粒子通过杂多酸和硅物种阴阳离子之间的缩合和氢键作用负载在介孔二氧化硅上,得到最终产物介孔二氧化硅负载磷钨酸(PWA-Si02)。结果表明:PWA-Si02具有良好的阻燃和抑烟的作用。PLA/IFR/PWA-Si02材料的热释放峰值由306.3 kW/m2下降到42.7 kW/m2,总热释放量由41.0 MJ/m2下降到6.9 MJ/m2,在材料燃烧初始阶段几乎没有烟的释放,有效地抑制了材料的生烟,是一种良好的抑烟剂。