Page 38 - 《精细化工》2020年第12期
P. 38
·2400· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷
2
2
羟基脱水炭化程度，进而可提高其阻燃效率。 398 kW/m 和 68.7 MJ/m 。单独添加 APP 时，与纯
PLA 相比，PLA 共混物的 THR 和 HRR 值分别下降
2 改性 β-CD 用作 IFR 的阻燃协效剂 了 33%和 35%，但当 APP 与 PCD 共同作用时，PLA
共混物的 THR 和 HRR 显著降低。当 APP 与 PCD
β-CD 经化学改性处理后，会获得优异的成炭能
质量比为 5∶1 时，与纯 PLA 相比，分别降低了 56%
力以及良好的热稳定性，可以作为 IFR 的阻燃增效
和 84%，阻燃效果良好。
剂，发挥协同阻燃作用。另外，β-CD 含有大量活泼
随后，ZENG 等 [29] 采用磷酸修饰 β-CD 并应用
的伯羟基和仲羟基，可采用酯化、交联等化学改性
方法对其进行修饰 [27] ，这也为基于 CD 设计新型阻 于软质聚氨酯（PU）泡沫中，当 β-CD 的添加量为
PU 质量的 15%时，阻燃 PU 的 THR 比纯 PU 泡沫降
燃体系奠定了基础。以下主要从 P 改性、Si 改性、
低 70.43%，阻燃性能良好。
金属离子改性以及与其他阻燃剂复配等方面进行
2.2 Si 改性 β-CD
阐述。
利用 Si 改性 β-CD，在聚合物燃烧时有机硅会
2.1 P 改性 β-CD
生成二氧化硅或硅酸盐，覆盖在聚合物的表面，起
在膨胀阻燃体系中，当 β-CD 中引入磷酸基团， [30]
含磷化合物会起到酸源的作用，催化 β-CD 脱水成 到隔绝热源、氧气和抑烟的作用。王环峰 以 β-CD
为原料，采用有机硅对其进行化学改性，制备 Si 改
炭，基于凝聚相阻燃机理，在复合物表面形成连续
且致密的炭层，阻止其进一步燃烧。ZHANG 等 [28] 性 β-CD（Si-β-CD），应用于 PLA。当 Si-β-CD 的添
采用苯基膦酸二氯化物（BPOD）通过界面缩合反应 加量为复合材料质量的 6.25%时，PLA 复合材料的
对 β-CD 进行改性，制备了磷酰化 β-CD（PCD），然 LOI 值为 36%，通过 UL-94 V-0 级。
后将其与聚磷酸铵（APP）复配进行 PLA 的阻燃研 另外，王环峰等 [31] 又以 β-CD、1,1,3,3-四甲基
究。当 APP 与 PCD 质量比为 5∶1 时，阻燃剂的最 二硅氧烷、烯丙基缩水甘油醚为原料合成了一种有
高残炭率可达到 71.5%。图 1 为纯 PLA 与添加 30% 机硅改性 CD（Si-CD），并应用于 PP 中。结果表明，
阻燃剂（以 PLA 质量计，下同）的 PLA 共混物的 当 Si-CD 的添加量为复合材料质量的 1.5%时，PP
热释放速率（HRR）和 THR 曲线。 复合材料的 LOI 值为 35%，达到 UL-94 V-0 级。
2.3 金属离子改性 β-CD
金属离子或金属盐在 IFR 中广泛用作增效剂，
它们影响着聚合物的降解阶段、成炭过程、热稳定
性和烟雾排放量。FENG 等 [32] 以 β-CD 为原料合成
了一种可再生的金属环糊精阻燃剂（MC）。然后，
以 APP 为酸源、发泡剂，MC 为炭化催化剂，应用
到聚乙烯醇（PVA）上，制备了 PVA/IFR 复合材料。
结果表明，复合材料表面形成强膨胀炭层，且通过
UL-94 V-0 等级。
同样，MANIVANNAN 等 [33] 和 KOCHKAR 等 [34]
以 β-CD 为原料、金属离子（AU）为前驱体合成金
属纳米粒子复合物（β-CD-AU-NPS），锥形量热测试
表明，复合物具有较高的热稳定性，可作为阻燃剂
添加到聚合物中。
β-CD 螯合金属离子在复合物基体中形成金属
聚合物可以稳定复合物主链，提高复合材料的初始
降解温度。另外，当金属复合物暴露在火中，它们
会在聚合物表面形成一层不可燃的绝缘阻隔炭层，
这种炭层可以减少热源与聚合物基体之间的传热，
图 1 纯 PLA 与添加 30%阻燃剂的 PLA 共混物的 HRR 也限制了燃料从聚合物向火焰的转移以及氧气向材
和 THR 曲线 [28] 料的扩散。
Fig. 1 HRR and THR curves of pure PLA and PLA blends 2.4 β-CD 及其衍生物与其他阻燃剂复配
with 30% flame retardant [28]
β-CD 及其衍生物可与其他阻燃剂复配作为 IFR
结果表明，纯 PLA 的 HRR 和 THR 分别达到 增效剂，提高聚合物基体的阻燃性能。WANG 等 [35]
