DOPO衍生物/聚乳酸复合材料的热降解、阻燃及力学性能

本文研究了9, 10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、10-(2, 5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO-HQ)、6H-二苯并[c, e][1, 2]氧代磷酸甘油酯, 6, 6’-(1, 2-苯乙基)双-, 66’-二氧化物(DiDOPO)三种衍生物的热分解行为，并考察了它们对聚乳酸(PLA)材料热降解、阻燃及力学性能的影响。热重分析结果表明，DOPO阻燃剂初始分解温度(T5%)仅为154℃，DOPO-HQ的T5%提高到342℃，DiDOPO的T5%达到363℃，明显高于DOPO与DOPO-HQ。对比DOPO衍生物/PLA复合材料的T5%发现，T5%(DOPO/PLA，273.5℃)< T5%(DOPO-HQ/PLA，321.5℃)< T5%(DiDOPO/PLA，333.8℃)，呈现出与阻燃剂热稳定性相一致的递增趋势。另外，热降解动力学结果表明复合材料的热降解活化能提高。通过热重-红外光谱分析(TG-IR)、裂解-气相色谱/质谱联用(PY-GC/MS)探究DOPO衍生物/PLA复合材料的热降解行为，结果表明三种阻燃剂主要通过产生磷氧自由基实现气相阻燃作用，DOPO-HQ和DiDOPO的特征基团可能在凝聚相中发挥作用。在垂直燃烧测试中三种体系均达到V-0级，其中DOPO/PLA熔滴最严重，DiDOPO/PLA体系熔滴得以抑制。此外，力学测试结果表明，DOPO/PLA拉伸强度比纯PLA下降83.1%，而DOPO-HQ/PLA和DiDOPO/PLA仅分别下降14.2%和15.6%。