含取代基的焦磷酸哌嗪调控聚乳酸阻燃和力学性能
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浙江省自然科学基金资助项目(LZ23E030001)


Regulation Effect of Piperazine Pyrophosphate Containing Substituent Group on Flame Retardancy and Mechanical Properties of Polylactic Acid
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    摘要:

    焦磷酸哌嗪(PAPP)是一种环保型阻燃剂,但是其在聚乳酸(PLA)中的阻燃效率较低,通常需要25%左右才能达到UL-94 V0等级。文中采用含取代基的焦磷酸哌嗪(H-PAPP)改善 PLA 的阻燃性能,引入异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)调控其力学性能。结果发现,H-PAPP 的质量分数为 3%即可使 PLA 获得 UL-94 V0 等级。在氮气氛围中,H-PAPP使PLA的5%降解温度(T5%)略有降低,在空气中反而使PLA的T5%提高,但是PLA的炭残留提高不明显。锥形量热分析表明,H-PAPP 虽然降低了总热释放量(THR),但是峰值热释放量(PHRR)和烟释放(TSR)增加。此外,H-PAPP使拉伸和冲击强度略有降低,TGIC通过扩链反应提高了PLA 的力学性能。

    Abstract:

    Piperazine pyrophosphate (PAPP) is an environmentally friendly flame retardant, but its flame-retardant efficiency in polylactic acid (PLA) is relatively low. Usually, 25% PAPP is required to reach the UL-94 V0 rating. In this paper, a piperazine pyrophosphate containing substituent group (H-PAPP) was used to improve the flame retardancy of PLA, and glycidyl isocyanurate (TGIC) was used to regulate its mechanical properties. The results show that PLA containing 3% H-PAPP achieves UL-94 V0 rating. In nitrogen atmosphere, H-PAPP reduces the 5% degradation temperature (T5% ) of PLA, while in air, it increases T5% of PLA. However, the increase in the char residue of PLA is not significant. The cone calorimetry test results show that although H-PAPP reduces the total heat release, the peak heat release and smoke release are increased. In addition, H-PAPP reduces the tensile and impact strength, while TGIC improves the mechanical properties of PLA by chain extension reaction.

    参考文献
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引用本文

王 琢,戴彩云,李 娟.含取代基的焦磷酸哌嗪调控聚乳酸阻燃和力学性能[J].高分子材料科学与工程,2025,41(2):63-69. Zhuo Wang, Caiyun Dai, Juan Li. Regulation Effect of Piperazine Pyrophosphate Containing Substituent Group on Flame Retardancy and Mechanical Properties of Polylactic Acid[J]. Polymer Materials Science & Engineering,2025,41(2):63-69.

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