CN108047494A - 植酸铵盐阻燃剂及其制备方法和用以制备的阻燃增韧聚乳酸材料 - Google Patents

植酸铵盐阻燃剂及其制备方法和用以制备的阻燃增韧聚乳酸材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开是一种如下结构通式的植酸铵盐阻燃剂及其制备方法：

Description

植酸铵盐阻燃剂及其制备方法和用以制备的阻燃增韧聚乳酸 材料
技术领域
本发明属于阻燃剂及其制备及用于聚乳酸阻燃改性技术领域，具体涉及一种植酸铵盐阻燃剂及其制备方法和用以制备的阻燃增韧聚乳酸材料。
背景技术
随着世界石化资源的日益减少，人们对于来源于可再生资源的生物基材料的需求日益增高。聚乳酸作为目前产量最大的生物基塑料，不仅在一次性塑料制品、纤维、农地膜等传统生物降解材料使用的场合得到应用，而且也开始在电子电器、轨道交通、汽车等领域得到发展和应用。然而聚乳酸因与大多数石油基塑料一样易燃，从而阻碍了其进一步的应用和发展，因此如何提高其阻燃性显得尤为重要。
目前对聚乳酸的阻燃改性主要是通过加入阻燃剂来获得。所用阻燃剂主要包括卤系、磷氮系、无机阻燃剂等。由于卤系阻燃剂燃烧时会释放出二噁英等有毒气体，已经被逐步摒弃；无机阻燃剂虽可以达到良好的阻燃性能，但往往需要较大的添加量，从而会出现易析出、相容性差等缺陷，并会进一步导致基材的其它性能的恶化，尤其是力学性能；磷氮阻燃剂虽具有较高的阻燃效率，也相对低毒，由此得到了广泛的研究和应用(常少坤,任杰.聚乳酸的阻燃改性研究进展[J].塑料,2010,39(4):85-88；林海娟,方建勇,董丽松.聚乳酸阻燃性能的研究进展[J].高分子通报,2012(3):45-52)，但是磷氮阻燃剂的添加往往会引起聚乳酸基材力学性能的急剧下降，难以满足实际使用要求。例如有学者利用环状磷酸酯和三聚氰胺合成了一种磷氮阻燃剂(Xuan S,Wang X,Song L,et al.Study on flame‐retardancy and thermal degradation behaviors of intumescent flame‐retardantpolylactide systems[J].Polymer International,2011,60(10):1541-1547)，20wt.％的添加量可以使聚乳酸通过UL-94V-0级，虽然文献中作者没有给出阻燃聚乳酸的力学性能，但是可以想象到如此刚性的基团大量加入后势必会对聚乳酸的力学性能造成严重的恶化。另有学者利用六氯环三磷腈和季戊四醇反应生成网状磷氮阻燃剂(Tao K,Li J,Xu L,etal.A novel phosphazene cyclomatrix network polymer:Design,synthesis andapplication in flame retardant polylactide[J].Polymer Degradation&Stability,2011,96(7):1248-1254)，其具有很高的阻燃效率，只需添加5wt.％即可以使PLA通过UL-94V-0级。但是即便这个体系阻燃剂添加量很少，作者依旧不愿提及材料的力学性能。而这正是聚乳酸阻燃研究的现状，由于阻燃剂会导致材料力学性能的大幅下降，研究论文中往往都会回避其力学性能。
为进一步提高聚乳酸的竞争力，因此有必要探索更为高效、绿色且制备工艺简单的阻燃剂，并以此来制备既能够满足阻燃要求，且又能满足实际使用要求的聚乳酸材料。
发明内容
本发明的首要目的是针对现有用于聚乳酸的添加型阻燃剂存在的缺陷，提供一种全新的生物基来源的聚乳酸阻燃剂——植酸铵盐阻燃剂，该阻燃剂具有来源绿色，可再生，合成简单等优势。
本发明的次要目的是提供上述植酸铵盐阻燃剂的制备方法。
本发明的再一目的是提供用上述的阻燃剂与聚乳酸共混制备的阻燃增韧聚乳酸材料。
本发明提供的植酸铵盐阻燃剂，其特征在于该阻燃剂的结构通式如下：
式中R为质子化后的有机胺类化合物，n≥1。
以上阻燃剂中所述的R为以下结构的有机胺类化合物质子化后的任一种：
式中p、q为大于零的整数。
本发明提供的上述植酸铵盐阻燃剂的制备方法，其特征在于该制备方法的工艺步骤和条件如下：
(1)将植酸和有机胺加入溶剂Ⅰ中搅拌溶解，室温到100℃下反应1-8h后去除溶剂；
(2)将残留物加入溶剂Ⅱ后，溶解除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得植酸铵盐阻燃剂。
以上方法中植酸和有机胺的配比以有机胺活泼氨基与植酸中游离羟基的摩尔比计为0.8-2.0，优选1.0-2.0，更优选1.0-1.8。
以上方法中所用的有机胺为三乙胺、脂肪族或芳香族二胺、多乙烯多胺或三聚氰胺中的任一种，脂肪族或芳香族二胺为乙二胺、丁二胺、己二胺、哌嗪或对苯二胺，优选己二胺、哌嗪或对苯二胺，多乙烯多胺为二乙烯三胺或三乙烯四胺。
以上方法中所用的溶剂Ⅰ为水、甲醇、乙醇和丙酮中的至少一种，优选水、甲醇和乙醇。
以上方法中所用的溶剂Ⅱ为甲醇、乙醇或丙酮中的任一种，优选乙醇。
以上方法中步骤(1)的反应时间优选2-6h。
本发明提供的用上述的阻燃剂与聚乳酸共混制备的阻燃增韧聚乳酸材料，该材料按质量份计，其组成如下：
该材料的UL-94为V-0级别，极限氧指数为25-29.8％，断裂伸长率为104-268％，屈服强度为50.4-62.2MPa，缺口冲击强度为4.2-10kJ/m2。
以上阻燃增韧聚乳酸材料中所述的聚乳酸为市售聚乳酸树脂或根据GarlottaD.A Literature Review of Poly(Lactic Acid)[J].Journal of Polymers&theEnvironment,2001,9(2):63-84披露的方法自制的聚乳酸；所述的聚乙二醇的分子量≥10000g/mol，例如PEG-10000、PEG-20000；所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的任一种。
以上阻燃增韧聚乳酸材料的具体制备方法是：先将聚乳酸、聚乙二醇、甘油和植酸铵盐阻燃剂于100℃以下分别干燥，然后再按照以上的投料比例称取各个组分，预混后加入密炼机中，于180-200℃的加工温度下熔融共混均匀即可制得阻燃增韧聚乳酸。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、由于本发明提供的阻燃剂是由生物来源的植酸合成的，且所使用的部分有机胺也可以做到生物来源，因而使得所合成的阻燃剂或是全部或者或是部分属于生物型的阻燃剂，既减少了石化资源的消耗，又减轻了环境负担。
2、由于本发明提供的阻燃剂对于聚乳酸材料具有十分显著的阻燃效果，仅仅需要5wt％的添加量即可以使其通过UL-94V-0级且氧指数可达到25％，因而既避免了添加型阻燃剂添加量大对基材性能的破坏，也大大降低了成本。
3、由于本发明提供的聚乳酸共混材料中添加有二异氰酸酯，并利用其原位生成的交联聚氨酯成功提高了聚乳酸的韧性，因而使所获聚乳酸共混材料的缺口冲击强度和断裂伸长率分别提升550％和2000％以上，解决了现有技术添加型阻燃剂导致的共混材料力学性能大幅下降的问题。
4、由于本发明提供的制备方法简单成熟，易于控制，产率高，因而便于工业化生产。
附图说明
图1为本发明制备的含有己二胺的植酸己二胺阻燃剂和原料的红外对比谱图。从图1可以看出己二胺谱图中波数为3341的活泼氨基峰，植酸谱图中波数为3390的磷酸基团上的羟基峰，由于两者反应生成了磷酸铵化合物，所以在产物的谱图中都已经消失。阻燃剂的谱图中有新生成的波数为1555铵盐的峰，同时还有原料中未参与反应的波数为2933、2855己二胺的饱和碳氢峰、植酸中的波数1641为六元碳环的峰。
图2为本发明制备的含有己二胺的阻燃剂的核磁氢谱图。值得说明的是，由于植酸中的氢所占比例很小，所以在谱图中不易出峰。
图3为本发明制备的含有己二胺的阻燃剂的核磁磷谱图。由于植酸中处于两种空间构象的磷具有不同的化学环境，所以在核磁磷谱中呈现出两个峰。具体归属已经在谱图中标明。
图4为本发明制备的含有己二胺的阻燃剂的核磁碳谱图。从图中同样可以看到三个清晰的峰，这三个峰对应与己二胺中三种不同化学环境的碳。同样，由于产物中植酸六元碳环占比很少，碳谱中显示不出植酸六元碳环的峰。
图5为本发明应用例2所得阻燃增韧聚乳酸材料与纯聚乳酸的拉伸曲线和缺口冲击强度的曲线和柱状图。从图5可见，用植酸己二铵盐作为阻燃剂加工得到的阻燃增韧聚乳酸相比纯聚乳酸其断裂伸长率和缺口冲击强度均得到了大幅的提升。
具体实施方式
下面给出的实施例是对本发明作进一步的说明，值得一提的是以下实施例不能理解为对发明保护范围的限制，如果该领域从业人员根据本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，值得说明的是，1)以下实施例中溶剂的份数为体积份，其它物料的份数均为质量份；2)以下应用例中所用物料的份数均为质量份。3)以下应用例和对比例中所给出的极限氧指数是采用HC-2C型氧指数测定仪按照GB/T2406-1993测试获得的，垂直燃烧等级是采用CZF-2型垂直燃烧仪按照GB/T2408-1996测试获得的，断裂伸长率是采用Instron3366型单轴拉伸测试机按照GB/T1040.2-2006测试获得的，缺口冲击强度是采用Sansi ZBC-50型单臂摆锤冲击测试仪按照GB/T1843-2008测试获得的。
实施例1
室温下，将50份植酸和42份己二胺溶解于100份水中，然后在室温下搅拌反应8h，去除溶剂水；再将残留物加入乙醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率90％。
实施例2
室温下，将50份植酸和63份己二胺溶解于100份水中，然后在40℃下搅拌反应4h，去除溶剂水；再将残留物加入丙酮溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率94％。
实施例3
室温下，将50份植酸和84份己二胺溶解于100份水中，然后在回流下搅拌反应1h，去除溶剂水；再将残留物加入甲醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率98％。
实施例4
室温下，将50份植酸和40份丁二胺溶解于100份甲醇中，然后在30℃下搅拌反应4h，去除溶剂甲醇；再将残留物加入甲醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率93％。
实施例5
室温下，将50份植酸和60份丁二胺溶解于100份乙醇中，然后在60℃下搅拌反应2h，去除溶剂乙醇；再将残留物加入乙醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率94％。
实施例6
室温下，将50份植酸和80份丁二胺溶解于100份丙酮中，然后在50℃下搅拌反应3h，去除溶剂丙酮；再将残留物加入丙酮溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率96％。
实施例7
室温下，将50份植酸和27份乙二胺溶解于100份水中，然后在50℃下搅拌反应5h，去除溶剂水；再将残留物加入乙醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率92％。
实施例8
室温下，将50份植酸和35份乙二胺溶解于100份乙醇中，然后在60℃下搅拌反应4h，去除溶剂乙醇；再将残留物加入乙醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率96％。
实施例9
室温下，将50份植酸和49份乙二胺溶解于100份乙醇中，然后在60℃下搅拌反应7h，去除溶剂乙醇；再将残留物加入乙醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率98％。
实施例10
室温下，将50份植酸和49份对苯二胺溶解于100份水中，然后在室温下搅拌反应6h，去除溶剂水；再将残留物加入乙醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率91％。
实施例11
室温下，将50份植酸和69份对苯二胺溶解于100份乙醇中，然后在50℃下搅拌反应4h，去除溶剂乙醇；再将残留物加入丙酮溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率94％。
实施例12
室温下，将50份植酸和84份对苯二胺溶解于100份水中，然后在回流下搅拌反应1h，去除溶剂水；再将残留物加入甲醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率97％。
实施例13
室温下，将50份植酸和52份三聚氰胺溶解于100份甲醇水溶液(甲醇与水的体积比为1:1)中，然后在35℃下搅拌反应8h，去除溶剂甲醇水溶液；再将残留物加入甲醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率91％。
实施例14
室温下，将50份植酸和69份三聚氰胺溶解于100份甲醇水溶液(甲醇与水的体积比为1:1)中，然后在55℃下搅拌反应6h，去除溶剂甲醇水溶液；再将残留物加入甲醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率93％。
实施例15
室温下，将50份植酸和86份三聚氰胺溶解于100份甲醇水溶液(甲醇与水的体积比为1:1)中，然后在回流下搅拌反应4h，去除溶剂甲醇水溶液；再将残留物加入甲醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率95％。
实施例16
室温下，将50份植酸和98份三乙胺溶解于100份水中，然后在室温下搅拌反应6h，去除溶剂水；再将残留物加入乙醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率92％。
实施例17
室温下，将50份植酸和147份三乙胺溶解于100份乙醇中，然后在50℃下搅拌反应4h，去除溶剂乙醇；再将残留物加入丙酮溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率94％。
实施例18
室温下，将50份植酸和196份三乙胺溶解于100份丙酮中，然后在回流下搅拌反应2h，去除溶剂丙酮；再将残留物加入甲醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率96％。
实施例19
室温下，将50份植酸和39份哌嗪溶解于100份水中，然后在室温下搅拌反应4h，去除溶剂水；再将残留物加入乙醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率91％。
实施例20
室温下，将50份植酸和55份哌嗪溶解于100份乙醇中，然后在45℃下搅拌反应3h，去除溶剂乙醇；再将残留物加入丙酮溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率92％。
实施例21
室温下，将50份植酸和70份哌嗪溶解于100份丙酮中，然后在回流下搅拌反应2h，去除溶剂丙酮；再将残留物加入甲醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率94％。
实施例22
室温下，将50份植酸和31份二乙烯三胺溶解于100份乙醇中，然后在室温下搅拌反应6h，去除溶剂乙醇；再将残留物加入乙醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率94％。
实施例23
室温下，将50份植酸和41份二乙烯三胺溶解于100份丙酮中，然后在50℃下搅拌反应5h，去除溶剂丙酮；再将残留物加入丙酮溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率96％。
实施例24
室温下，将50份植酸和53份二乙烯三胺溶解于100份水中，然后在50℃下搅拌反应3h，去除溶剂水；再将残留物加入乙醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率96％。
实施例25
室温下，将50份植酸和33份二乙烯三胺溶解于100份水中，然后在室温下搅拌反应6h，去除溶剂水；再将残留物加入乙醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率92％。
实施例26
室温下，将50份植酸和46份三乙烯四胺溶解于100份水中，然后在50℃下搅拌反应5h，去除溶剂水；再将残留物加入丙酮溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率92％。
实施例27
室温下，将50份植酸和50份三乙烯四胺溶解于100份水中，然后在50℃下搅拌反应3h，去除溶剂水；再将残留物加入乙醇溶解、洗涤除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得产物。产率93％。
应用例1
先将实施例2制得的植酸铵盐阻燃剂5.4份，聚乳酸80份，分子量为20000的聚乙二醇10份，甘油2.8份干燥，然后与二苯基甲烷二异氰酸酯9.8份预混后加入密炼机中，于190℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为25.4％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为208％，屈服强度为62.2MPa，缺口冲击强度为7.8kJ/m2。
应用例2
先将实施例2制得的植酸铵盐阻燃剂5.2份，聚乳酸80份，分子量为20000的聚乙二醇10份，甘油1.6份干燥，然后与二苯基甲烷二异氰酸酯6.5份预混后加入密炼机中，于190℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为25.2％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为221％，屈服强度为60.9MPa，缺口冲击强度为10.0kJ/m2。
应用例3
先将实施例2制得的植酸铵盐阻燃剂5.0份，聚乳酸80份，分子量为20000的聚乙二醇12份，甘油0.6份干燥，然后与二苯基甲烷二异氰酸酯2.4份预混后加入密炼机中，于190℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为25.0％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为268％，屈服强度为53.4MPa，缺口冲击强度为7.5kJ/m2。
应用例4
先将实施例2制得的植酸铵盐阻燃剂10份，聚乳酸85份，分子量为20000的聚乙二醇13份，甘油1.3份干燥，然后与六亚甲基二异氰酸酯3.6份预混后加入密炼机中，于190℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为29.4％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为124％，屈服强度为57.1MPa，缺口冲击强度为4.2kJ/m2。
应用例5
先将实施例6制得的植酸铵盐阻燃剂5.5份，聚乳酸82份，分子量为20000的聚乙二醇9份，甘油2.8份干燥，然后与二苯基甲烷二异氰酸酯9.8份预混后加入密炼机中，于190℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为25.3％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为202％，屈服强度为61.6MPa，缺口冲击强度为7.6kJ/m2。
应用例6
先将实施例8制得的植酸铵盐阻燃剂5.4份，聚乳酸80份，分子量为20000的聚乙二醇10份，甘油0.5份干燥，然后与六亚甲基二异氰酸酯1.4份预混后加入密炼机中，于190℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为25.1％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为267％，屈服强度为53.4MPa，缺口冲击强度为7.7kJ/m2。
应用例7
先将实施例11制得的植酸铵盐阻燃剂5.4份，聚乳酸80份，分子量为20000的聚乙二醇10份，甘油2.2份干燥，然后与甲苯二异氰酸酯6.2份预混后加入密炼机中，于190℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为26.6％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为206％，屈服强度为59.5MPa，缺口冲击强度为6.8kJ/m2。
应用例8
先将实施例13制得的植酸铵盐阻燃剂8.4份，聚乳酸85份，分子量为20000的聚乙二醇8份，甘油2.4份干燥，然后与二苯基甲烷二异氰酸酯8.4份预混后加入密炼机中，于190℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为28.7％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为143％，屈服强度为61.3MPa，缺口冲击强度为5.1kJ/m2。
应用例9
先将实施例16制得的植酸铵盐阻燃剂5.4份，聚乳酸80份，分子量为10000的聚乙二醇13份，甘油1.8份干燥，然后与二苯基甲烷二异氰酸酯6.3份预混后加入密炼机中，于190℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为25.6％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为179％，屈服强度为56.4MPa，缺口冲击强度为7.1kJ/m2。
应用例10
先将实施例21制得的植酸铵盐阻燃剂7.5份，聚乳酸85份，分子量为20000的聚乙二醇15份，甘油3份干燥，然后与六亚甲基二异氰酸酯8.2份预混后加入密炼机中，于190℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为27.3％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为246％，屈服强度为51.6MPa，缺口冲击强度为5.7kJ/m2。
应用例11
先将实施例22制得的植酸铵盐阻燃剂5.6份，聚乳酸80份，分子量为10000的聚乙二醇10份，甘油1.2份干燥，然后与二苯基甲烷二异氰酸酯4.8份预混后加入密炼机中，于190℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为25.8％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为238％，屈服强度为54.4MPa，缺口冲击强度为6.7kJ/m2。
应用例12
先将实施例27制得的植酸铵盐阻燃剂5.4份，聚乳酸80份，分子量为20000的聚乙二醇10份，甘油2.1份干燥，然后与二苯基甲烷二异氰酸酯7.4份预混后加入密炼机中，于190℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为26.0％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为247％，屈服强度为58.7MPa，缺口冲击强度为6.9kJ/m2。
应用例13
先将实施例2制得的植酸铵盐阻燃剂5.2份，聚乳酸80份，分子量为20000的聚乙二醇10份，甘油1.6份干燥，然后与二苯基甲烷二异氰酸酯6.5份预混后加入密炼机中，于180℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为25.7％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为203％，屈服强度为56.4MPa，缺口冲击强度为7.0kJ/m2。
应用例14
先将实施例2制得的植酸铵盐阻燃剂10份，聚乳酸85份，分子量为20000的聚乙二醇14份，甘油1.3份干燥，然后与六亚甲基二异氰酸酯3.6份预混后加入密炼机中，于180℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为29.8％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为104％，屈服强度为52.1MPa，缺口冲击强度为4.3kJ/m2。
应用例15
先将实施例11制得的植酸铵盐阻燃剂5.4份，聚乳酸80份，分子量为20000的聚乙二醇12份，甘油2.2份干燥，然后与二苯基甲烷二异氰酸酯6.2份预混后加入密炼机中，于180℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为27.5％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为162％，屈服强度为61.4MPa，缺口冲击强度为4.6kJ/m2。
应用例16
先将实施例8制得的植酸铵盐阻燃剂6.4份，聚乳酸80份，分子量为20000的聚乙二醇10份，甘油2.5份干燥，然后与二苯基甲烷二异氰酸酯7.0份预混后加入密炼机中，于200℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为26.7％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为177％，屈服强度为51.4MPa，缺口冲击强度为4.7kJ/m2。
应用例17
先将实施例21制得的植酸铵盐阻燃剂7.0份，聚乳酸83份，分子量为20000的聚乙二醇11份，甘油2.4份干燥，然后与甲苯二异氰酸酯6.8份预混后加入密炼机中，于200℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为28.5％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为135％，屈服强度为50.4MPa，缺口冲击强度为4.2kJ/m2。
应用例18
先将实施例16制得的植酸铵盐阻燃剂5.6份，聚乳酸83份，分子量为20000的聚乙二醇12份，甘油2.6份干燥，然后与二苯基甲烷二异氰酸酯9.1份预混后加入密炼机中，于200℃下熔融共混均匀即可。
测得阻燃增韧聚乳酸材料的LOI为26.5％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为166％，屈服强度为54.6MPa，缺口冲击强度为4.5kJ/m2。
对比例1
将纯聚乳酸100份放入密炼机中进行熔融加工。
测得聚乳酸材料的LOI为19.0％，UL-94为无级，断裂伸长率为9.8％，屈服强度为68.9MPa，缺口冲击强度为1.8kJ/m2。
对比例2
将本发明实施例2中所得植酸铵盐阻燃剂5份，聚乳酸95份混合均匀后投入密炼机中，设置加工温度为190℃。
测得聚乳酸材料的LOI为24.2％，UL-94为V-0，断裂伸长率为15％，屈服强度为57.5MPa，缺口冲击强度为1.5kJ/m2。
对比例3
先将实施例2制得的植酸铵盐阻燃剂5.4份，聚乳酸80份，分子量为20000的聚乙二醇10份，甘油2.8份干燥，预混后加入密炼机中，于190℃下熔融共混均匀即可。
测得聚乳酸材料的LOI为23.4％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为205％，屈服强度为48.2MPa，缺口冲击强度为1.6kJ/m2。
对比例4
先将实施例27制得的植酸铵盐阻燃剂5.4份，聚乳酸80份，甘油2.8份干燥，然后与二苯基甲烷二异氰酸酯9.8份预混后加入密炼机中，于190℃下熔融共混均匀即可。
测得聚乳酸材料的LOI为24.1％，垂直燃烧为UL-94V-0级，断裂伸长率为6％，屈服强度为58.7MPa，缺口冲击强度为1.4kJ/m2。
对比例5
先将聚乳酸80份，分子量为20000的聚乙二醇10份，甘油2.8份干燥，然后与二苯基甲烷二异氰酸酯9.8份预混后加入密炼机中，于190℃下熔融共混均匀即可。
测得聚乳酸材料的LOI为19.0％，垂直燃烧为UL-94为无级，断裂伸长率为276％，屈服强度为65.7MPa，缺口冲击强度为19.3kJ/m2。

Claims (8)

1.一种植酸铵盐阻燃剂，其特征在于该阻燃剂的结构通式如下：
式中R为质子化后的有机胺类化合物，n≥1。
2.根据权利要求1所述的植酸铵盐阻燃剂，其特征在于该阻燃剂中所述的R为以下结构的有机胺类化合物质子化后的任一种：
式中p、q为大于零的整数。
3.一种权利要求1所述的植酸铵盐阻燃剂的制备方法，其特征在于该制备方法的工艺步骤和条件如下：
(1)将植酸和有机胺加入溶剂Ⅰ中搅拌溶解，室温到100℃下反应1-8h后去除溶剂；
(2)将残留物加入溶剂Ⅱ后，溶解除去其中未反应的原料，抽滤，干燥即得植酸铵盐阻燃剂。
其中植酸和有机胺的配比以有机胺活泼氨基与植酸中游离羟基的摩尔比计为0.8-2.0。
4.根据权利要求3所述的植酸铵盐阻燃剂的制备方法，其特征在于该制备方法中所用的有机胺为三乙胺、脂肪族或芳香族二胺、多乙烯多胺或三聚氰胺中的任一种。
5.根据权利要求3或4所述的植酸铵盐阻燃剂的制备方法，其特征在于该制备方法中所用的溶剂Ⅰ为水、甲醇、乙醇和丙酮中的至少一种；所用的溶剂Ⅱ为甲醇、乙醇或丙酮中的任一种。
6.一种用权利要求1所述的植酸铵盐阻燃剂与聚乳酸共混制备的阻燃增韧聚乳酸材料，其特征在于该材料按质量份计，其组成如下：
该材料的UL-94为V-0级别，极限氧指数为25-29.8％，断裂伸长率为104-268％，屈服强度为50.4-62.2MPa，缺口冲击强度为4.2-10kJ/m2。
7.根据权利要求6所述的植酸铵盐阻燃剂与聚乳酸共混制备的阻燃增韧聚乳酸材料，其特征在于该材料中所述的聚乙二醇的分子量≥10000g/mol。
8.根据权利要求6或7所述的植酸铵盐阻燃剂与聚乳酸共混制备的阻燃增韧聚乳酸材料，其特征在于该材料中所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的任一种。
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