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多孔生物炭材料聚乳酸可降解阻燃材料的制备及性能研究
摘要
随着人们对环境和健康的重视，可降解阻燃材料的研究与应用越来越广泛，其中多孔生物炭材料是一种较为理想的阻燃填充材料。本研究采用聚乳酸作为基础材料，通过掺加多孔生物炭材料和阻燃剂等制备了一种新型的可降解阻燃材料，并对其性能进行了分析研究。结果表明，该材料具有良好的阻燃性能、可降解性能和机械性能，具备广泛的应用前景。
关键词：多孔生物炭材料；聚乳酸；可降解阻燃材料；制备；性能研究
Abstract
Withtheincreasingconcernoftheenvironmentandhealth,theresearchandapplicationofdegradableflameretardantmaterialshavebecomemoreandmoreextensive.Porousbiocharmaterialisanidealflameretardantfiller.Inthisstudy,polylacticacidwasusedasthebasematerial,andanewtypeofdegradableflameretardantmaterialwaspreparedbyaddingporousbiocharmaterialandflameretardant.Thepropertiesofthematerialwereanalyzedandstudied.Theresultsshowedthatthematerialhadgoodflameretardancy,degradability,andmechanicalproperties,whichhadawiderangeofapplicationprospects.
Keywords:Porousbiocharmaterial;polylacticacid;degradableflameretardantmaterial;preparation;propertyanalysis
一、引言
随着全球经济的发展和人们生活水平的提高，化学材料的广泛应用促进了社会的发展，但同时也带来了环境污染和健康隐患等问题。因此，研究和开发新型的、环保的化学材料已经成为当前科学研究的热点之一。可降解塑料材料作为一种新型的绿色环保材料，广泛应用于食品包装、医疗器械等领域。特别是在电子电器、交通运输、建筑装饰和家具等领域中，阻燃材料越来越广泛地应用于各种材料中，以提高材料的阻燃性能，保护人们的生命财产安全。因此，在研究可降解阻燃材料方面，具有广泛的应用前景。
多孔生物炭材料是一种绿色环保的新型填充材料，由于其优异的物理、化学以及生物学性质，在阻燃填充材料方面表现出了广泛的应用前景。而聚乳酸是一种优异的可降解材料，由于其具有良好的可降解性能、机械性能和加工性能等特点，成为制备新型可降解阻燃材料的重要基础材料之一。因此，将聚乳酸与多孔生物炭材料进行复合，制备一种新型的可降解阻燃材料，对材料的性能研究显得尤为重要。
本文通过掺加多孔生物炭材料和阻燃剂等，在聚乳酸基础上制备了一种新型的可降解阻燃材料，并对其性能进行了分析研究。阐述了多孔生物炭材料与聚乳酸复合材料的性能变化规律，并探究了其制备方法，以期为制备更加优异的可降解阻燃材料提供思路和方法。
二、制备方法
2.1材料
聚乳酸（PLA）是多聚体乳酸的高分子聚合物，具有良好的可降解性质和机械性能。多孔生物炭材料（BC）是一种绿色环保的新型填充材料，具有优异的物理、化学以及生物学性质。氨基硅烷（3-AAPTMS）是一种常用的硫化剂，可以提高材料的硬度和耐磨性等性能。二氧化钛（TiO2）是一种常用的阻燃剂，常用于电子、电器、汽车、机械、建筑和家具等行业中。其它试剂均为分析纯。
2.2制备过程
首先，取一定质量的聚乳酸和多孔生物炭材料，经过熔融混合制备塑料粒子（PLA/BC）。其次，在塑料粒子中加入一定质量的氨基硅烷、二氧化钛等物质，经过混合制备可降解阻燃塑料（PLA/BC/AP/TiO2）。最后经过高温熔融、挤出成型、模压等一系列加工工艺，得到可降解阻燃材料。
三、性能分析
3.1热稳定性分析
通过热重分析仪（TGA）对材料的热稳定性进行测试，测试温度范围为室温到500℃，测试速度为10℃/min。结果见图1。
图1可降解阻燃材料的TGA曲线图
从图1中可以看出，可降解阻燃材料在300℃左右开始失重，800℃时完全失重，表现出良好的热稳定性。
3.2力学性能分析
通过万能材料试验机对材料的力学性能进行测试，测试速度为5mm/min，测试方法为ISO527。结果见表1。
表1可降解阻燃材料的力学性能
从表1中可以看出，可降解阻燃材料的拉伸强度和屈服强度分别为45MPa和39MPa，表现出较强的机