磷系阻燃剂分子结构设计及其在黄麻纤维/聚乳酸复合材料中阻燃和增容作用机理研究

天然纤维增强聚乳酸是一种新型的绿色环保型全降解复合材料，可用于航空、汽车、电子等领域，具有巨大的经济潜力，但其为可燃性材料，需进行阻燃处理。传统的阻燃方法在赋予天然纤维/聚乳酸复合材料阻燃性能，降低其力学性能，无法满足航空、电子、汽车等领域的对材料的要求。本项目拟采用对磷系阻燃剂进行分子设计，合成带有不同端基阻燃剂，与黄麻纤维和聚乳酸制备阻燃黄麻纤维/聚乳酸复合材料，以期在提高材料阻燃性能同时，改善纤维与基体间的界面结合度。探讨阻燃剂对复合材料的阻燃作用机理、增容作用机理等基础科学问题。通过本项目研究为天然纤维/聚乳酸复合材料的阻燃提供新的方法和思路，阐明复合材料阻燃的机理，揭示材料阻燃、力学性能与复合材料界面之间的联系，从而为天然纤维/聚乳酸复合材料在航空、电子、汽车等领域大规模应用提供切实可行的理论依据。

天然纤维增强聚乳酸作为一种新型的绿色环保型全降解复合材料，在汽车、建筑、航空等领域具有巨大的应用潜力。但其为可燃性和力学性能，无法满足应用要求。我们针对以上问题开展了深入研究。首先，我们获得了新型阻燃剂的合成方法。选用磷系阻燃剂DOPO，并进行分子设计，合成带有不同端基阻燃剂，对阻燃剂的结构和性能进行表征。其次，我们获得了阻燃黄麻纤维/聚乳酸复合材料的制备工艺。研究了阻燃剂含量、加工工艺条件等对复合材料性能的影响。最后，探讨阻燃剂对复合材料的阻燃作用机理、增容作用机理等基础科学问题。发现合成的阻燃剂均可以提高复合材料的阻燃性能，达到UL 94 V-0级，且相比于处理的DOPO，复合材料的界面有所改善，力学性能有所提高。以上成果可以为天然纤维/聚乳酸复合材料在航空、电子、汽车等领域大规模应用提供理论依据。