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阻燃耐热聚乳酸复合材料的制备与性能研究化工学院2017级硕士研究生开题答辩指导老师：王新龙教授答辩人：丁晓庆目录CONTENTS第一部分『研究背景』第二部分『研究目的』第三部分『研究内容』第四部分『进度安排』第一部分研究背景1研究背景聚乳酸(PLA)循环过程聚乳酸（PLA），也称为聚丙交酯，属于聚酯类物质，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。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，因此是理想的绿色高分子材料。1研究背景生物可降解PLA无毒无刺激原料丰富强度高透明度高优点及应用纺织品textileFarmfilmsengineeringplasticmedicalmaterialsPackingmaterials1研究背景▷点击此处添加标题▷点击此处添加标题▷点击此处添加标题▷点击此处添加标题▷点击此处添加标题缺陷1.耐热性能差，热变形温度（HDT）仅有55—60℃；2.易燃，极限氧指数（LOI）只有21%左右，且不能通过UL-94垂直燃烧实验测试。加入热水1研究背景▷点击此处添加标题▷点击此处添加标题▷点击此处添加标题▷点击此处添加标题▷点击此处添加标题PLA耐热改性提高结晶度：添加成核剂和退火能有效提高PLA的结晶度，从而提高其HDT。其中PLA成核剂主要有有机类成核剂包括脂肪族、酰胺类以及金属有机磷酸盐化合物等；无机类成核剂包括层状硅酸盐（如滑石粉）、无机盐化合物（如碳酸钙）等；另外一些纳米材料例如MOFs、碳纳米管、石墨烯类材料等也可作为成核剂使用；共混改性：将PLA与耐高温的聚合物（如PC）共混，可以有效提高PLA的耐热性能；交联改性：对PLA进行交联改性，限制PLA分子链的运动，在高温下其非晶区域不能自由运动，宏观上则表现为耐热性能提高；共聚改性：将PLA与含有耐热结构的单体共聚可以提高其耐热性能，相较于共混改性，共聚改性成本更高，但由于采用化学反应生成了化学键，故其稳定性及相容性更好，改性效果更明显；纤维增强：利用玻纤、碳纤、天然纤维等纤维材料的增强效果可以有效提高PLA的力学性能和耐热性能。1研究背景PLA阻燃改性卤系阻燃磷系阻燃硅系阻燃氮系阻燃膨胀型阻燃纳米阻燃1研究背景聚合物的阻燃机理冷却机理利用加入的阻燃剂分解吸热以抑制塑料降解的所需气化热，降低材料的表面温度，阻止塑料热降解（氢氧化铝、氢氧化镁及水合硼酸锌）稀释机理加入的阻燃剂受热分解产生大量不燃气体，稀释可燃气体的浓度，使之降低到着火点以下（卤化物类）终止反应机理加入的阻燃剂分解产生能捕获自由基的物质，消灭燃烧反应产生的自由基，终止氧化反应以阻燃（有机卤化物）隔膜机理（1）阻燃剂分解产生较重的不燃气体或高沸点液体，覆盖于燃烧物表面，隔绝氧气与可燃气体接触。（2）阻燃剂的热分解促使塑料表面迅速脱水炭化，形成炭层，隔绝氧气和可燃气。1研究背景官能化氧化石墨烯及聚乳酸纳米复合材料的制备阻燃机理（气、固）石墨烯材料在阻燃聚乳酸中的应用SynthesisofDOPO-HQ-functionalizedgrapheneoxideasanovelandefficientflameretardantanditsapplicationonpolylacticacid:Thermalproperty,flameretardancy,andmechanicalperformance1研究背景石墨烯类材料耐热改性阻燃改性显著的异相成核作用，降低结晶能垒，诱导PLA结晶，消除PLA冷结晶，使PLA结晶度大幅提高，从而提高PLA的耐热性能。二维层状结构具有优异的阻燃效应。片层阻隔效应延缓热量的传递、热解产物的扩散和逸出；作为炭层基质，成炭。丰富的含氧官能团，热稳定性和防火安全性能更高的官能化石墨烯。第二部分研究目的2研究目的现状原因目的2014年全球聚乳酸市场需求量11-12万吨，20%-30%速度增长，至2020年达到30-50万吨。聚乳酸的主要消费领域是包装材料，占总消费量的65%左右；其次为生物医学领域，约占总消费量的26%。聚乳酸的市场需求及其产量的高速增长，拓宽聚乳酸的应用变得迫切和必要。然而聚乳酸较差的耐热性能和易燃的特性限制了其在汽车、电子电器、工程塑料等领域的应用。通过添加具有成核作用和阻燃效果的助剂（如石墨烯类材料）进行耐热和阻燃改性，这对扩宽聚乳酸的应用（如汽车轻量化）从而满足生产及市场的需求有着重大的意义。2研究目的聚乳酸在汽车轻量化中的应用第三部分研究内容3研究内容耐热阻燃PLA复合材料测试：分别对加入不同改性剂的耐热、阻燃PLA复合材料进行相关测试。研究改性剂对树脂基体性能的影响。1耐热、阻燃改性剂的合成：选择合适的原料，找到最佳的合成条件，合成一系列改性剂，并对其进行红外、XRD、TG表征和其它相关测试如耐热性能、分解产物分析等。2耐热阻燃PLA复合材料的制备：将合成的一系列改性剂分别添加到PLA基体中，制备不同的耐热阻燃PLA复合材料。3第四部分进度安排4进度安排查文献，设计路线合成分析表征改性剂合成PLA复合材料即目标产物研究改性剂的改性效果撰写论文，准备答辩背景图片素材OfficePLUS感谢聆听！