Силин - плакированный каолин огнестойкий полилактат: нагрузка определяет эффективность огнестойкости

Предыстория исследования и конструкция материалов

Полилактат (PLA) в качестве биоразлагаемого полиэфира широко используется в упаковке, волокнах и одноразовых продуктах, но его легковоспламеняемость, серьезные проблемы с каплями плавления ограничивают расширение в электронных приборах, интерьере автомобиля и других сценариях, требующих огнестойкости. Исследование, опубликованное в « Polymer Degradation and Stability», том 254, было завершено такими авторами, как Xiongjie Zhao, в котором в качестве огнестойкого наполнителя был предложен слоистый каолин из серина, а также изучалась его зависимость от нагрузки в полилактатных композиционных материалах.

каолин – это слоистая силикатная глина, имеющая широкий спектр источников и низкую стоимость, но гидрофильная и ограниченная совместимость с полимерной матрицей между естественными горными слоями почвы. Исследование использует серин для интерполяционной модификации, используя полярные группы и слои молекул аминокислот, чтобы улучшить дисперсию каолина, а также ввести азотистые, кислородные функциональные группы, чтобы обеспечить место для последующей антипиреновой и стабилизирующей функции.

Влияние нагрузки на огнестойкость

Исследовательская система сравнивает огнестойкость полилактатных композитов при добавлении каолина в различные слои серина. Результаты показывают, что эффективность огнестойкости не монотонно повышается с нагрузкой, а существует подходящий интервал, связанный с дисперсионным состоянием и структурой углеродного слоя. При более низкой нагрузке наполнитель лучше рассеивается, может способствовать образованию угля и подавлять капли плавления; По мере того, как нагрузка продолжает увеличиваться, тенденция к воссоединению частиц усиливается, что может ослабить непрерывность и изоляционный эффект углеродного слоя.

Эта характеристика « зависимости от нагрузки» показывает, что эффективность глинистых антипиренов в полилактате зависит не только от их химического состава, но и тесно связана с масштабом дисперсии, взаимодействием интерфейса и эволюцией углеродного слоя в процессе горения. Такие показатели, как образование угля, тепловое высвобождение и подавление капель плавления, рассмотренные в исследовании, обеспечивают поддержку данных для понимания антипиренового механизма слоистых силикатов в биополиэфирах.

Значение для полимерной вспомогательной промышленности

С точки зрения старения полимеров и погодоустойчивости полилактат подвержен воздействию тепла, кислорода и ультрафиолетового света при обработке и использовании и разлагается, что приводит к снижению молекулярной массы и ухудшению механических свойств. Введение огнестойких наполнителей часто изменяет как термоксическую стабильность материала, так и поведение фотостабильности, поэтому конструкция формулы должна учитывать огнестойкость, антиоксидантную систему и погодоустойчивость в целом.

органическо – неорганические гибридные наполнители, такие как каолин с интерполяцией серина, поверхность содержит полярные группы, такие как аминокислоты и карбоксильные радикалы, которые теоретически могут формировать более сильный интерфейс с полимерной матрицей, а также могут влиять на миграцию и распределение традиционных антиоксидантных систем (таких как блокирующие фенолы, фосфаты) и фотостабилизаторов, таких как HALS и UVA. В фактической формуле, если такие наполнители спроектированы с HALS, UVA и антиоксидантной системой, необходимо обратить внимание на адсорбцию, конкуренцию и синергию на поверхности наполнителя, чтобы избежать снижения устойчивости к погоде из – за фиксации добавки.

Кроме того, исследование предполагает, что нагрузка на глину влияет не только на огнестойкость, но и на процесс старения, изменяя пути передачи кислорода и тепла. Для полилактатных волокон, пленок и инъекционных пластмасс это означает, что между огнестойкостью и стабильностью может быть окно, которое должно быть сбалансировано. Промышленность при разработке безгалогенированной антипиреновой полилактатной схемы, интерполяционная модифицированная глина может рассматриваться в качестве кандидата на синергию с антиоксидной системой, HALS, UVA, оптимизированной системой спаривания, с учетом огнестойкости, стабильности обработки и долгосрочной стойкости к погоде.

Вопросы для дальнейшего уточнения

Исследование фокусируется на взаимосвязи между огнестойкостью и нагрузкой, но о влиянии слоистого каолина на долгосрочное термоксидное старение полилактатов, ультрафиолетовое старение и скорость потребления антиоксидантной системы в оригинале не обсуждается. Его взаимодействие с фотостабилизаторами, такими как HALS и UVA, в той же формуле также требует большего количества данных об ускоренном старении и наружном воздействии для проверки. Для отрасли полимерных добавок это ключевые звенья в переходе от лабораторных данных по огнестойкости к реальным программам стабилизации.

Источник: Preparation of serine-intercalated kaolinite and its loading-dependent flame retardancy in polylactic acid composites， Обработано химикатами Herun.