Page 196 - 《精细化工》2022年第2期

·400· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

7.5%，说明 MAH-DOPS 在一定程度上抑制了 PLA C==O 键、S==O 键和 SO 2 的吸收峰；在约 390 ℃时，
的燃烧。此外，PLA/MAH-DOPS-15%的平均有效燃 PLA/MAH-DOPS-15%的热降解速率达到最大值，此
烧热（Av-EHC）比纯 PLA 降低了约 19.4%，说明 时各种热降解产物的特征吸收峰最强；当温度达到
其气相分解产物中有效燃烧成分含量减少，即阻燃 500 ℃后，仅有 C==O 键的伸缩振动吸收峰，且强
剂 MAH-DOPS 能够有效抑制挥发性气体在气相火 度较小；升温至 600 ℃时，热降解气体的吸收峰基
焰中的燃烧程度。由图 4b 可见，随着 MAH-DOPS 本消失，说明此时 PLA/MAH-DOPS-15%已降解完
–1
质量分数的增大，复合材料 PLA/MAH-DOPS 的总 全。此外，在 912 cm 附近出现含磷官能团的特征
[4]
生烟量（TSR）明显增大，PLA/MAH-DOPS-15%的 峰 ，表明气相中产生了含磷自由基，捕捉了 H•、
TSR 约为纯 PLA 的 34 倍，说明 MAH-DOPS 产生了 O•或•OH 等自由基，起到了自由基猝灭作用，从而
明显的气相阻燃作用。由表 2 可见，燃烧过程中 CO 阻燃剂 MAH-DOPS 发挥气相阻燃作用。
的平均生成量（Av-COY）显著增加。这是因为，
MAH-DOPS 在高温下分解释放出不燃性气体，稀释
了局部的氧气浓度，可燃性气体燃烧不充分，从而
导致 CO 的平均生成量增加。综上所述，MAH-DOPS
的加入使 复 合材料 PLA/MAH-DOPS 的 THR、
Av-EHC 降低，TSR、Av-COY 显著增加，表明 MAH-
DOPS 在复合材料中发挥气相阻燃作用 [16,21] 。

表 2 PLA 和复合材料 PLA/MAH-DOPS 的 CONE 测试数据
Table 2 CONE test data of PLA and PLA/MAH-DOPS
composites
THR/ Av-EHC/ TSR/ Av-COY/
样品 TTI/s 2 2 2
(MJ/m ) (MJ/kg) (m /m ) (kg/kg)
PLA 44 190.86 27.09 47.54 0.0011
PLA/MAH-DOPS- 40 186.14 25.21 485.46 0.0870
5%
PLA/MAH-DOPS- 37 186.15 24.37 1193.82 0.2000
10%
PLA/MAH-DOPS- 37 176.49 21.84 1612.18 0.1900
15%

PLA/MAH-DOPS-15%在不同温度下裂解产物
的红外光谱图如图 5 所示。由图 5 可见，1130 cm –1

–1
处为 SO 2 的吸收峰 [22] ，1360 cm 处为 S==O 键的伸 图 5 不同温度下 PLA/MAH-DOPS-15%热解气体产物的
–1
缩振动吸收峰 [23] ，1765 cm 处为 C==O 键的伸缩振 FTIR 谱图（a）及 3D TG-FTIR 曲线（b）
–1
动吸收峰，2187 和 2108 cm 处为 CO 的特征吸收 Fig. 5 FTIR spectra of pyrolysis gas products at different
峰，2364 cm –1 处为 CO 2 的特征吸收峰，2603~ temperatures (a) and 3D TG-FTIR curves (b) of
2937 cm –1 处为 C — H 键的伸缩振动吸收峰， PLA/MAH-DOPS-15%
–1
3591 cm 处为 H 2 O 的特征吸收峰。如图 5 所示， PLA/MAH-DOPS-5%、PLA/MAH-DOPS-10%、
300 ℃时出现了较弱的 CO 2 吸收峰；当温度达到 PLA/MAH-DOPS-15%燃烧后残炭的 SEM 图（放大
363 ℃时，热降解反应加剧，出现了碳氢化合物、 倍数为 2000 倍）如图 6 和表 3 所示。

a—PLA/MAH-DOPS-5%；b—PLA/MAH-DOPS-10%；c—PLA/MAH-DOPS-15%
图 6 复合材料 PLA/MAH-DOPS 残炭的 SEM 图
Fig. 6 SEM images of char residue of PLA/MAH-DOPS composites