CN111363328A - 一种高强度阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料及其制法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚乳酸材料技术领域，且公开了一种高强度的阻燃性壳聚糖‑聚乳酸复合材料，包括以下配方原料：双螺磷酸酯衍生物、改性壳聚糖、DL‑丙交酯、引发剂、催化剂。该一种高强度的阻燃性壳聚糖‑聚乳酸复合材料，双螺磷酸酯衍生物与聚乳酸形成复合材料，双螺磷酸酯衍生物高温热分解产生含有磷酸和亚磷酸基团的化合物，具有优异的吸水性能，在聚乳酸材料表面形成致密的碳化层，减少了高温的传导以及材料与氧气的接触，抑制材料的燃烧过程，从而使聚乳酸复合材料具有优异的阻燃性能，使用长支链的硬脂酸酐接枝改性壳聚糖，与聚乳酸形成复合材料，增强了聚乳酸分子的交联度，使聚乳酸材料高温下保持优异的韧性和拉伸强度。
Description
技术领域
本发明涉及聚乳酸材料技术领域，具体为一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料及其制法。
背景技术
单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基，聚乳酸是由多个乳酸分子相互之间通过羟基和羧基脱水缩合聚合而成的聚合物，其原料来源充分而且可以再生，同时聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此聚乳酸是一种理想的绿色高分子材料，聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，可以用于加工成多种塑料制品、无纺布、包装食品、快餐饭盒，进而加工成农用织物、保健织物、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布等产品，在汽车、一次性用品、电子和生物医药等领域具有广泛的应用。
但是目前的聚乳酸的熔点较低，阻燃性能不高，并且聚乳酸的耐高温性能不强，在高温环境下，其韧性和拉伸强度等机械性能受到很大影响，大大降低了聚乳酸材料的实用性和适用范围。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料及其制法，解决了聚乳酸的阻燃性能不高的问题，同时解决了聚乳酸在高温环境下，韧性和拉伸强度等机械性能受到很大影响的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料，包括以下按重量份数计的配方原料：3-6份双螺磷酸酯衍生物、4-9份改性壳聚糖、80-91份DL-丙交酯、1-3份引发剂、1-2份催化剂。
优选的，所述引发剂为SnCl2。
优选的，所述催化剂为对甲基苯磺酸。
优选的，所述环三磷腈磷酸酯衍生物制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入无水甲苯溶剂、季戊四醇和三氯氧磷，搅拌均匀后再加入催化剂AlCl3，将反应瓶置于油浴锅中，加热至75-85℃，匀速搅拌反应8-10h，将溶液冷却至室温，减压浓缩除去溶剂，使用适量的无水二氯甲烷洗涤固体产物，制备得到双氯螺磷，反应方程式如下：
(2)向反应瓶中加入无水乙腈溶剂、双氯螺磷和三聚氰酸二酰胺，搅拌溶解后加入催化剂FeBr3和活化剂无水吡啶，将反应瓶置于油浴锅中，加热至 70-80℃，匀速搅拌反应15-20h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用二氯甲烷洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到双螺磷酸酯衍生物，反应方程式如下：
优选的，所述季戊四醇、三氯氧磷和AlCl3物质的量摩尔比为 1:2-2.5:0.06-0.1。
优选的，所述双氯螺磷、三聚氰酸二酰胺、FeBr3和无水吡啶的物质的量摩尔比为1:2.5-3:0.08-0.12:3-5。
优选的，所述油浴锅包括箱体，箱体的顶部嵌有浴锅，箱体的顶部且位于浴锅的前方设置有控制台，所述控制台的正面设置有控制旋钮，箱体的正面设置有操作面板。
优选的，所述改性壳聚糖制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入乙酸乙酯溶剂，加入醋酸调节溶液pH为4-5，再加入壳聚糖和硬脂酸酐搅拌溶解，将反应瓶置于超声分散仪中，加热至40-50℃，超声频率为22-30KHz，进行超声分散处理1-2h，向反应瓶中加入单质碘，并置于水浴锅中加热至120-130℃，匀速搅拌回流反应3-5h，将溶液冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂，将浓缩物加入蒸馏水并置于透析袋中，进行透析除去杂质，使用蒸馏水和乙醇洗涤透析得到的固体产物，并充分干燥，制备得到改性壳聚糖。
优选的，所述壳聚糖和硬脂酸酐质量比为1:10-15。
优选的，所述高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中通入N2排出空气，加入甲苯溶剂、4-9份改性壳聚糖、 80-91份DL-丙交酯和3-6份双螺磷酸酯衍生物，将反应瓶置于超声分散仪中，加热至110-130℃，超声频率为20-30KHz，进行超声分散处理2-3h，将溶液转移进水热自动反应釜中，并通入N2，并加入1-3份引发剂SnCl2和1-2份催化剂对甲基苯磺酸，将反应釜加热至150-170℃匀速搅拌进行开环聚合反应 12-18h，将溶液冷却至室温，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
该一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料，使用双氯螺磷和三聚氰酸二酰胺反应制备出的双螺磷酸酯衍生物，其具有优异的阻燃性能，与聚乳酸形成复合材料，当高温燃烧时，双螺磷酸酯衍生物热分解产生含有磷酸和亚磷酸基团的化合物，具有优异的吸水性能，促使聚乳酸材料脱去水分而炭化，在聚乳酸材料表面形成致密的碳化层，由于单质碳不进行产生火焰的蒸发燃烧和分解燃烧，从而减少了高温的传导以及材料与氧气的接触，抑制了材料的燃烧过程，并且双螺磷酸酯衍生物含氮量丰富，高温燃烧分解产生无燃烧性的NH3、N2等气体，稀释了材料周围的氧气浓度，进一步抑制材料的燃烧，从而使聚乳酸复合材料具有优异的阻燃性能。
该一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料，使用长支链的硬脂酸酐接枝改性壳聚糖，再通过原位聚合法长支链的壳聚糖与聚乳酸形成复合材料，壳聚糖的长支链与聚乳酸分子相互交联，增强了聚乳酸分子的交联度，提高了材料的耐高温性能，使聚乳酸材料高温下仍然保持优异的韧性和拉伸强度等机械性能，起到了良好的增韧效果，并且壳聚糖增强了聚乳酸的交联度和致密性，降低了氧气和水分子的透过率，是聚乳酸材料表现出良好的阻隔性能。
附图说明
图1为本发明连接结构主视图；
图2为本发明连接结构俯视图。
图中：1-箱体、2-浴锅、3-控制台、4-控制旋钮、5-操作面板。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料，包括以下按重量份数计的配方原料：3-6 份双螺磷酸酯衍生物、4-9份改性壳聚糖、80-91份DL-丙交酯、1-3份引发剂、 1-2份催化剂，引发剂为SnCl2，催化剂为对甲基苯磺酸。
环三磷腈磷酸酯衍生物制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入无水甲苯溶剂，季戊四醇和三氯氧磷，搅拌均匀后再加入催化剂AlCl3，三者物质的量摩尔比为1:2-2.5:0.06-0.1，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括箱体，箱体的顶部嵌有浴锅，箱体的顶部且位于浴锅的前方设置有控制台，所述控制台的正面设置有控制旋钮，箱体的正面设置有操作面板，加热至75-85℃，匀速搅拌反应8-10h，将溶液冷却至室温，减压浓缩除去溶剂，使用适量的无水二氯甲烷洗涤固体产物，制备得到双氯螺磷，反应方程式如下：
(2)向反应瓶中加入无水乙腈溶剂，双氯螺磷和三聚氰酸二酰胺，搅拌溶解后加入催化剂FeBr3和活化剂无水吡啶，五者物质的量摩尔比为 1:2.5-3:0.08-0.12:3-5，将反应瓶置于油浴锅中，加热至70-80℃，匀速搅拌反应15-20h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用二氯甲烷洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到双螺磷酸酯衍生物，反应方程式如下：
改性壳聚糖制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入乙酸乙酯溶剂，加入醋酸调节溶液pH为4-5，再加入壳聚糖和硬脂酸酐搅拌溶解，两者质量比为1:10-15，将反应瓶置于超声分散仪中，加热至40-50℃，超声频率为22-30KHz，进行超声分散处理1-2h，向反应瓶中加入单质碘，并置于水浴锅中加热至120-130℃，匀速搅拌回流反应3-5h，将溶液冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂，将浓缩物加入蒸馏水并置于透析袋中，进行透析除去杂质，使用蒸馏水和乙醇洗涤透析得到的固体产物，并充分干燥，制备得到改性壳聚糖。
高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中通入N2排出空气，加入甲苯溶剂、4-9份改性壳聚糖、 80-91份DL-丙交酯和3-6份双螺磷酸酯衍生物，将反应瓶置于超声分散仪中，加热至110-130℃，超声频率为20-30KHz，进行超声分散处理2-3h，将溶液转移进水热自动反应釜中，并通入N2，并加入1-3份引发剂SnCl2和1-2份催化剂对甲基苯磺酸，将反应釜加热至150-170℃匀速搅拌进行开环聚合反应 12-18h，将溶液冷却至室温，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料。
实施例1
(1)制备双氯螺磷组分1：向反应瓶中加入无水甲苯溶剂，季戊四醇和三氯氧磷，搅拌均匀后再加入催化剂AlCl3，三者物质的量摩尔比为1:2:0.06，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括箱体，箱体的顶部嵌有浴锅，箱体的顶部且位于浴锅的前方设置有控制台，所述控制台的正面设置有控制旋钮，箱体的正面设置有操作面板，加热至75℃，匀速搅拌反应8h，将溶液冷却至室温，减压浓缩除去溶剂，使用适量的无水二氯甲烷洗涤固体产物，制备得到双氯螺磷组分1。
(2)制备双螺磷酸酯衍生物组分1：向反应瓶中加入无水乙腈溶剂，双氯螺磷组分1和三聚氰酸二酰胺，搅拌溶解后加入催化剂FeBr3和活化剂无水吡啶，五者物质的量摩尔比为1:2.5:0.08:3，将反应瓶置于油浴锅中，加热至 70℃，匀速搅拌反应15h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用二氯甲烷洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到双螺磷酸酯衍生物组分1。
(3)制备改性壳聚糖组分1：向反应瓶中加入乙酸乙酯溶剂，加入醋酸调节溶液pH为5，再加入壳聚糖和硬脂酸酐搅拌溶解，两者质量比为1:10，将反应瓶置于超声分散仪中，加热至40℃，超声频率为22KHz，进行超声分散处理1h，向反应瓶中加入单质碘，并置于水浴锅中加热至120℃，匀速搅拌回流反应5h，将溶液冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂，将浓缩物加入蒸馏水并置于透析袋中，进行透析除去杂质，使用蒸馏水和乙醇洗涤透析得到的固体产物，并充分干燥，制备得到改性壳聚糖组分1。
(4)制备高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料1：向反应瓶中通入 N2排出空气，加入甲苯溶剂、4份改性壳聚糖组分1、91份DL-丙交酯和3 份双螺磷酸酯衍生物组分1，将反应瓶置于超声分散仪中，加热至110℃，超声频率为20KHz，进行超声分散处理2h，将溶液转移进水热自动反应釜中，并通入N2，并加入1份引发剂SnCl2和1份催化剂对甲基苯磺酸，将反应釜加热至150℃匀速搅拌进行开环聚合反应12h，将溶液冷却至室温，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料1。
实施例2
(1)制备双氯螺磷组分2：向反应瓶中加入无水甲苯溶剂，季戊四醇和三氯氧磷，搅拌均匀后再加入催化剂AlCl3，三者物质的量摩尔比为1:2.5:0.06，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括箱体，箱体的顶部嵌有浴锅，箱体的顶部且位于浴锅的前方设置有控制台，所述控制台的正面设置有控制旋钮，箱体的正面设置有操作面板，加热至75℃，匀速搅拌反应10h，将溶液冷却至室温，减压浓缩除去溶剂，使用适量的无水二氯甲烷洗涤固体产物，制备得到双氯螺磷组分2。
(2)制备双螺磷酸酯衍生物组分2：向反应瓶中加入无水乙腈溶剂，双氯螺磷组分2和三聚氰酸二酰胺，搅拌溶解后加入催化剂FeBr3和活化剂无水吡啶，五者物质的量摩尔比为1:2.5:0.12:5，将反应瓶置于油浴锅中，加热至70℃，匀速搅拌反应20h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用二氯甲烷洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到双螺磷酸酯衍生物组分2。
(3)制备改性壳聚糖组分2：向反应瓶中加入乙酸乙酯溶剂，加入醋酸调节溶液pH为4，再加入壳聚糖和硬脂酸酐搅拌溶解，两者质量比为1:15，将反应瓶置于超声分散仪中，加热至40℃，超声频率为30KHz，进行超声分散处理2h，向反应瓶中加入单质碘，并置于水浴锅中加热至130℃，匀速搅拌回流反应3h，将溶液冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂，将浓缩物加入蒸馏水并置于透析袋中，进行透析除去杂质，使用蒸馏水和乙醇洗涤透析得到的固体产物，并充分干燥，制备得到改性壳聚糖组分2。
(4)制备高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料2：向反应瓶中通入 N2排出空气，加入甲苯溶剂、5.3份改性壳聚糖组分2、88份DL-丙交酯和4 份双螺磷酸酯衍生物组分2，将反应瓶置于超声分散仪中，加热至110℃，超声频率为20KHz，进行超声分散处理3h，将溶液转移进水热自动反应釜中，并通入N2，并加入1.5份引发剂SnCl2和1.2份催化剂对甲基苯磺酸，将反应釜加热至150℃匀速搅拌进行开环聚合反应18h，将溶液冷却至室温，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料2。
实施例3
(1)制备双氯螺磷组分3：向反应瓶中加入无水甲苯溶剂，季戊四醇和三氯氧磷，搅拌均匀后再加入催化剂AlCl3，三者物质的量摩尔比为1:2.5:0.06，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括箱体，箱体的顶部嵌有浴锅，箱体的顶部且位于浴锅的前方设置有控制台，所述控制台的正面设置有控制旋钮，箱体的正面设置有操作面板，加热至85℃，匀速搅拌反应10h，将溶液冷却至室温，减压浓缩除去溶剂，使用适量的无水二氯甲烷洗涤固体产物，制备得到双氯螺磷组分3。
(2)制备双螺磷酸酯衍生物组分3：向反应瓶中加入无水乙腈溶剂，双氯螺磷组分3和三聚氰酸二酰胺，搅拌溶解后加入催化剂FeBr3和活化剂无水吡啶，五者物质的量摩尔比为1:3:0.08:5，将反应瓶置于油浴锅中，加热至70 ℃，匀速搅拌反应20h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用二氯甲烷洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到双螺磷酸酯衍生物组分3。
(3)制备改性壳聚糖组分3：向反应瓶中加入乙酸乙酯溶剂，加入醋酸调节溶液pH为5，再加入壳聚糖和硬脂酸酐搅拌溶解，两者质量比为1:15，将反应瓶置于超声分散仪中，加热至50℃，超声频率为22KHz，进行超声分散处理2h，向反应瓶中加入单质碘，并置于水浴锅中加热至130℃，匀速搅拌回流反应3h，将溶液冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂，将浓缩物加入蒸馏水并置于透析袋中，进行透析除去杂质，使用蒸馏水和乙醇洗涤透析得到的固体产物，并充分干燥，制备得到改性壳聚糖组分3。
(4)制备高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料3：向反应瓶中通入 N2排出空气，加入甲苯溶剂、6份改性壳聚糖组分3、86份DL-丙交酯和4.5 份双螺磷酸酯衍生物组分3，将反应瓶置于超声分散仪中，加热至110℃，超声频率为30KHz，进行超声分散处理3h，将溶液转移进水热自动反应釜中，并通入N2，并加入2份引发剂SnCl2和1.5份催化剂对甲基苯磺酸，将反应釜加热至150℃匀速搅拌进行开环聚合反应18h，将溶液冷却至室温，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料3。
实施例4
(1)制备双氯螺磷组分4：向反应瓶中加入无水甲苯溶剂，季戊四醇和三氯氧磷，搅拌均匀后再加入催化剂AlCl3，三者物质的量摩尔比为1:2.2:0.08，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括箱体，箱体的顶部嵌有浴锅，箱体的顶部且位于浴锅的前方设置有控制台，所述控制台的正面设置有控制旋钮，箱体的正面设置有操作面板，加热至80℃，匀速搅拌反应9h，将溶液冷却至室温，减压浓缩除去溶剂，使用适量的无水二氯甲烷洗涤固体产物，制备得到双氯螺磷组分4。
(2)制备双螺磷酸酯衍生物组分4：向反应瓶中加入无水乙腈溶剂，双氯螺磷组分4和三聚氰酸二酰胺，搅拌溶解后加入催化剂FeBr3和活化剂无水吡啶，五者物质的量摩尔比为1:2.7:0.1:4，将反应瓶置于油浴锅中，加热至75 ℃，匀速搅拌反应18h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用二氯甲烷洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到双螺磷酸酯衍生物组分4。
(3)制备改性壳聚糖组分4：向反应瓶中加入乙酸乙酯溶剂，加入醋酸调节溶液pH为5，再加入壳聚糖和硬脂酸酐搅拌溶解，两者质量比为1:13，将反应瓶置于超声分散仪中，加热至45℃，超声频率为25KHz，进行超声分散处理1.5h，向反应瓶中加入单质碘，并置于水浴锅中加热至125℃，匀速搅拌回流反应4h，将溶液冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂，将浓缩物加入蒸馏水并置于透析袋中，进行透析除去杂质，使用蒸馏水和乙醇洗涤透析得到的固体产物，并充分干燥，制备得到改性壳聚糖组分4。
(4)制备高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料4：向反应瓶中通入 N2排出空气，加入甲苯溶剂、7.8份改性壳聚糖组分4、83份DL-丙交酯和5 份双螺磷酸酯衍生物组分4，将反应瓶置于超声分散仪中，加热至120℃，超声频率为25KHz，进行超声分散处理2.5h，将溶液转移进水热自动反应釜中，并通入N2，并加入2.5份引发剂SnCl2和1.7份催化剂对甲基苯磺酸，将反应釜加热至160℃匀速搅拌进行开环聚合反应15h，将溶液冷却至室温，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料4。
实施例5
(1)制备双氯螺磷组分5：向反应瓶中加入无水甲苯溶剂，季戊四醇和三氯氧磷，搅拌均匀后再加入催化剂AlCl3，三者物质的量摩尔比为1:2.5:0.1，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括箱体，箱体的顶部嵌有浴锅，箱体的顶部且位于浴锅的前方设置有控制台，所述控制台的正面设置有控制旋钮，箱体的正面设置有操作面板，加热至85℃，匀速搅拌反应10h，将溶液冷却至室温，减压浓缩除去溶剂，使用适量的无水二氯甲烷洗涤固体产物，制备得到双氯螺磷组分5。
(2)制备双螺磷酸酯衍生物组分5：向反应瓶中加入无水乙腈溶剂，双氯螺磷组分5和三聚氰酸二酰胺，搅拌溶解后加入催化剂FeBr3和活化剂无水吡啶，五者物质的量摩尔比为1:3:0.12:5，将反应瓶置于油浴锅中，加热至80 ℃，匀速搅拌反应20h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用二氯甲烷洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到双螺磷酸酯衍生物组分5。
(3)制备改性壳聚糖组分5：向反应瓶中加入乙酸乙酯溶剂，加入醋酸调节溶液pH为4，再加入壳聚糖和硬脂酸酐搅拌溶解，两者质量比为1:15，将反应瓶置于超声分散仪中，加热至50℃，超声频率为30KHz，进行超声分散处理2h，向反应瓶中加入单质碘，并置于水浴锅中加热至130℃，匀速搅拌回流反应5h，将溶液冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂，将浓缩物加入蒸馏水并置于透析袋中，进行透析除去杂质，使用蒸馏水和乙醇洗涤透析得到的固体产物，并充分干燥，制备得到改性壳聚糖组分5。
(4)制备高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料5：向反应瓶中通入 N2排出空气，加入甲苯溶剂、9份改性壳聚糖组分5、80份DL-丙交酯和6 份双螺磷酸酯衍生物组分5，将反应瓶置于超声分散仪中，加热至130℃，超声频率为30KHz，进行超声分散处理3h，将溶液转移进水热自动反应釜中，并通入N2，并加入3份引发剂SnCl2和2份催化剂对甲基苯磺酸，将反应釜加热至170℃匀速搅拌进行开环聚合反应18h，将溶液冷却至室温，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料5。
使用YZS-8A型全自动氧指数分析仪测试实施例中的高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料1-5的极限氧指数，测试标准为GB/T 29284-2012。
综上所述，该一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料，使用双氯螺磷和三聚氰酸二酰胺反应制备出的双螺磷酸酯衍生物，其具有优异的阻燃性能，与聚乳酸形成复合材料，当高温燃烧时，双螺磷酸酯衍生物热分解产生含有磷酸和亚磷酸基团的化合物，具有优异的吸水性能，促使聚乳酸材料脱去水分而炭化，在聚乳酸材料表面形成致密的碳化层，由于单质碳不进行产生火焰的蒸发燃烧和分解燃烧，从而减少了高温的传导以及材料与氧气的接触，抑制了材料的燃烧过程，并且双螺磷酸酯衍生物含氮量丰富，高温燃烧分解产生无燃烧性的NH3、N2等气体，稀释了材料周围的氧气浓度，进一步抑制材料的燃烧，从而使聚乳酸复合材料具有优异的阻燃性能。
使用长支链的硬脂酸酐接枝改性壳聚糖，再通过原位聚合法长支链的壳聚糖与聚乳酸形成复合材料，壳聚糖的长支链与聚乳酸分子相互交联，增强了聚乳酸分子的交联度，提高了材料的耐高温性能，使聚乳酸材料高温下仍然保持优异的韧性和拉伸强度等机械性能，起到了良好的增韧效果，并且壳聚糖增强了聚乳酸的交联度和致密性，降低了氧气和水分子的透过率，是聚乳酸材料表现出良好的阻隔性能。
Claims (10)
1.一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：3-6份双螺磷酸酯衍生物、4-9份改性壳聚糖、80-91份DL-丙交酯、1-3份引发剂、1-2份催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料，其特征在于：所述引发剂为SnCl2。
3.根据权利要求1所述的一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料，其特征在于：所述催化剂为对甲基苯磺酸。
4.根据权利要求1所述的一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料，其特征在于：所述环三磷腈磷酸酯衍生物制备方法包括以下步骤：
(1)向无水甲苯溶剂中加入季戊四醇、三氯氧磷和催化剂AlCl3，将溶液置于油浴锅中加热至75-85℃，反应8-10h，将溶液除去溶剂、洗涤固体产物，制备得到双氯螺磷，反应方程式如下：
(2)向无水乙腈溶剂中加入双氯螺磷、三聚氰酸二酰胺、催化剂FeBr3和活化剂无水吡啶，将溶液加热至70-80℃，反应15-20h，将溶液除去溶剂、洗涤固体产物、干燥，制备得到双螺磷酸酯衍生物，反应方程式如下：
5.根据权利要求4所述的一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料，其特征在于：所述季戊四醇、三氯氧磷和AlCl3物质的量摩尔比为1:2-2.5:0.06-0.1。
6.根据权利要求4所述的一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料，其特征在于：所述双氯螺磷、三聚氰酸二酰胺、FeBr3和无水吡啶的物质的量摩尔比为1:2.5-3:0.08-0.12:3-5。
7.根据权利要求4所述的一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料，其特征在于：所述油浴锅包括箱体(1)箱体(1)的顶部嵌有浴锅(2)，所述箱体(1)的顶部且位于浴锅(2)的前方设置有控制台(3)，所述控制台(3)的正面设置有控制旋钮(4)，所述箱体(1)的正面设置有操作面板(5)。
8.根据权利要求1所述的一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料，其特征在于：所述改性壳聚糖制备方法包括以下步骤：
(1)向乙酸乙酯溶剂中加入醋酸调节溶液pH为4-5，再加入壳聚糖和硬脂酸酐搅拌溶解，将溶液在40-50℃下，进行超声分散处理1-2h，超声频率为22-30KHz，向溶液中加入单质碘，加热至120-130℃，回流反应3-5h，将溶液除去溶剂，浓缩物加入蒸馏水并置于透析袋中，进行透析除去杂质，洗涤透析得到的固体产物并干燥，制备得到改性壳聚糖。
9.根据权利要求8所述的一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料，其特征在于：所述壳聚糖和硬脂酸酐质量比为1:10-15。
10.根据权利要求1所述的一种高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料，其特征在于：所述高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料制备方法包括以下步骤：
(1)向甲苯溶剂中加入4-9份改性壳聚糖、80-91份DL-丙交酯和3-6份双螺磷酸酯衍生物，将溶液在N2氛围中，110-130℃下，进行超声分散处理2-3h，超声频率为20-30KHz，将溶液转移进水热反应釜中，加入1-3份引发剂SnCl2和1-2份催化剂对甲基苯磺酸，在N2氛围下，加热至150-170℃，反应12-18h，将溶液除去溶剂、洗涤固体产物、干燥，制备得到高强度的阻燃性壳聚糖-聚乳酸复合材料。
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