阻燃聚乳酸的研究进展

孙奇浩，张宝昌，宋晓峰

(1.长春工业大学化学与生命科学学院，长春 130012； 2.长春工业大学化学工程学院，长春 130012)

随着人们对环境问题的日益关注和石化资源的短缺，生物降解聚乳酸(PLA)越来越受到学术界的关注。PLA是一种以淀粉等生物质发酵产物乳酸聚合而成的生物基聚合物，在自然界中可完全降解，并且降解过程中不产生有毒有

害成分。PLA被认为是替代石油基聚合物的优良备选材料，因此在过去十几年中，PLA众多应用领域得到广泛研究[1–4]。PLA作为石油基聚合物替代产品而引起的广泛研究主要是基于以下两个方面的原因：一方面，其强度、刚度和透气性[5]已被证明与传统的石油化工聚合物相当，也可以满足作为工程塑料应用的相关要求，被认为是替代传统的聚丙烯、聚乙

烯和聚苯乙烯等石油基塑料的优良替代产品[6]；另一方面，PLA满足了当前环境污染方面的无污染的特性。

尽管PLA可满足作为塑料需求而应用众多领域，但是其作为一种典型的线性树脂易燃烧并且熔滴现象严重，从而限制了其替代传统工程塑料应用于电子配件、电器外壳和汽车领域，正是因为PLA具有易燃的缺点，人们开始研究如何提高其阻燃性能，PLA的阻燃研究已成为热门研究领域[7–13]。

为了提高PLA的阻燃性能，需加入各种阻燃剂，人们为此做了许多相关研究工作。并且采用探索无卤、无污染的方法来提高PLA的阻燃性能也一直是一项紧迫的任务，无卤、无污染的磷系、氮系、膨胀型、无机粒子、生物质成炭剂以及二维金属有机骨架材料等作为阻燃剂来阻燃PLA的研究引起了人们的很大兴趣。笔者就阻燃PLA的研究现状及其性能进行综述。

1 磷系阻燃改性PLA

磷系阻燃剂作为一种无卤环保阻燃剂，按其元素组成可分为两大类：一类是以红磷、聚磷酸铵和次磷酸铝等为代表的无机磷系阻燃剂；另一类磷酸酯和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)等含P—C和P—O—C基团的有机磷化合物为代表的有机磷系阻燃剂。磷系阻燃剂起到阻燃作用的原因可概述为两方面：一方面，磷系阻燃剂在热解时能够产生磷酸或多聚磷酸等酸性物质促使聚合物降解形成炭层，从而阻止燃烧产生的热量向聚合物基体的扩散；另一方面，磷系阻燃剂燃烧过程中能够产生含有PO•和PO2•等含磷自由基，可淬灭PLA热解产生的自由基，并且能够与聚合物基体交联形成热稳定性良好的聚合物网络，从而起到阻燃的作用[14–16]。

近年来，学者们对于新型反应型磷系阻燃剂进行了广泛的研究，将反应型阻燃剂与其它物质反应合成出新型阻燃体系的研究也有大量的报道，合成的新型阻燃剂引入PLA基体中可达到UL 94 V–0级。Long Lijuan等[17]合成了一种桥联的DOPO衍生物DiDOPO，并评价了其对PLA阻燃性能及其热性能的影响。在厚度为3.2 mm测试时，将质量分数10%的DiDOPO阻燃剂引入PLA后，复合材料UL94垂直燃烧测试可达到V–0等级，极限氧指数（LOI）值可达27.1%。DiDOPO的加入明显延长了PLA的点火时间，降低了PLA的峰值放热，改变了PLA的结晶性能。同时发现DiDOPO可通过提高熔体稳定性来抑制PLA的熔体滴落，改善其熔滴现象。

Yu Senlong等[18]用熔融纺丝法制备聚磺酰二苯基苯基膦酸酯阻燃的PLA纤维。结果表明，聚磺酰二苯基苯基膦酸酯的加入显著提高了PLA的热稳定性，有效抑制了PLA的燃烧。LOI和UL 94测试表明，与纯PLA相比，随着聚磺酰二苯基苯基膦酸酯含量的增加，阻燃PLA的LOI值可从20.5%提高到29.6%，燃烧等级能达到UL 94 V–0级。研究发现，聚磺酰二苯基苯基膦酸酯对PLA的抗撕裂性能也有明显的改善。磺酰二苯基苯基膦酸酯能促进PLA基体在燃烧过程中形成连续完整炭层，起到阻燃作用。

Jing Jian等[19]采用笼状磷酸盐(PEPA)和二苯基氯磷酸，通过酯化反应对二酚酸的羧基进行化学修饰制备阻燃剂，加入质量分数16%的阻燃剂可使PLA复合材料通过UL94 V–0测试，LOI达到27.4%。此外，PLA因阻燃剂的加入其热释放率显著降低。

Wang Xingguo等[20]合成了N，N′-双[水杨醛次磷酸]-1，2-乙二胺(SHPE)阻燃剂，并通过熔融共混的方法将SHPE引入PLA基体中，以提高其阻燃性。研究结果发现，质量分数10%的SHPE加入到PLA基体中可使其LOI值提高至28.3%，并且通过UL 94 V–0等级垂直燃烧测试。SHPE加入可显著降低PLA复合材料的峰值放热率和总放热率；同时发现由于SHPE加入可使PLA在燃烧后形成更加完整而连续的炭层。通过对阻燃机理的研究发现，SHPE在气相和凝析相都可起到阻燃作用，SHPE的存在可促进PLA链段的随机链断裂，从而加速了燃烧过程中熔滴带走PLA燃烧热。SHPE还可起到一定增韧的作用，与PLA相比，PLA／SHPE复合材料的断裂伸长率略有提高。

2 氮系阻燃改性PLA

含氮阻燃剂作为一种无卤阻燃剂，它符合目前阻燃剂绿色环保的发展理念。含氮阻燃剂低毒、低烟，其包括三聚氰胺及其盐类以及胍盐类等多个品种。氮系阻燃剂燃烧过程中能够释放出氨气和氮氧化物等含氮气体，这些气体由聚合物基体释放可起到一定降温和稀释可燃气体的作用，形成氮氧化物消耗氧气抑制燃烧[21]；同时，含氮阻燃剂燃烧产生气体的逸出会促进聚合物形成孔洞，形成多孔隔热炭层从而起到阻隔阻燃作用。

目前，关于含氮阻燃剂阻燃PLA的研究，已经做了许多相关工作。Ke Chenhao等[22]合成了三嗪衍生物超支化多胺碳化剂(HPCA)。在PLA树脂中加入HPCA和聚磷酸铵(APP)作阻燃剂，使PLA具有阻燃性和抗滴落性。当体系中加入HPCA，阻燃剂总量保持在30%时，随着HPCA负载量的增加，LOI值增大，APP与HPCA的质量比为3∶2 时LOI达到36.5%。并且发现，APP与HPCA在提高PLA树脂阻燃性能方面具有明显的协同效应。当HPCA的质量分数保持在10%~15%时，阻燃PLA试样的垂直燃烧测试可以通过UL 94 V–0级。

Chen Yajun 等[23]以六氯环三磷腈(HCCP)、三聚氯氰和胺类化合物为原料，合成了磷腈–三嗪双基阻燃剂，然后将其与APP复配制备PLA阻燃材料。结果表明，PLA／A1／APP体系具有良好的阻燃性能，LOI值高达34.3%，UL 94垂直燃烧测试可达到V–0级，无熔滴现象。同时，它不仅使热释放速率、总释放热和总烟释放量降低，而且形成炭层。阻燃性的显著改善是由于PO2•自由基的猝灭效应和惰性气体在气相中的稀释作用，在凝聚相中的阻隔和保护作用和炭化效应。

齐家鹏等[24]以三聚氰氯、吗啡啉和乙二胺为原料，合成新型三嗪成炭剂(CFA-m)。将合成成炭剂CFA-m 与次磷酸铝(AHP)进行复配，并通过共混的方法制备PLA阻燃材料。研究表明，CFA-m／AHP 复配阻燃剂对PLA 阻燃性能、热稳定性能以及热释放性能有显著影响。当CFA-m与AHP 质量比达到3∶1，质量分数为20%时，阻燃PLA复合材料的LOI可提高至32%，并且UL94垂直燃烧测试可达到V–0等级。对残炭分析发现，PLA复合材料燃烧后残炭量有了较大提高，炭层膨胀性较好，紧密无裂纹。

3 无机纳米粒子阻燃改性PLA

无机纳米粒子作为一种典型的阻燃添加剂，如粘土、层状金属氢氧化物、碳纳米管以及石墨烯等已被应用于PLA的阻燃改性中。无机纳米粒子可在聚合物基体中形成纳米级分散状态，从而使聚合物基体与无机纳米粒子形成类似于砖与混凝土结构的分散体系。PLA无机纳米粒子复合材料在燃烧时，一方面，在燃烧的过程中无机粒子可降低PLA燃烧过程的热释放；另一方面，无机纳米粒子起到一定阻隔作用抑制PLA降解产物向外界扩散，并且阻隔热量和助燃气体由外界向聚合物基体内部扩散；同时某些无机纳米粒子受热分解吸热降低聚合物基体温度能够抑制聚合物的热降解和燃烧行为[25–26]。由于无机纳米粒子作为阻燃剂单独使用时效果并不理想，为获得良好的阻燃效果，往往将无机粒子与其它类型阻燃剂配合使用。此外，无机纳米粒子引入PLA基体中会使相容性欠佳，因此无机纳米粒子在使用时也需要适当有机改性处理。

近年来，具有层状纳米结构的层状金属氢氧化物(LDH)等到广泛研究，LDH是一类较理想的层状晶体无机填料，由于其化学组成具有较高的可调性和广泛的应用前景。在制备LDH基多功能聚合物纳米复合材料的过程中，LDH可以起到阻隔热量和可燃物传递的作用，提高聚合物阻燃性能[27]。Gao Rui等[28]制备了新型功能化MoS2杂化的MoS2–PDA@Ni(OH)2并引入PLA基体中，制备阻燃PLA复合材料。结果表明，MoS2–PDA@Ni(OH)2的加入促进PLA热降解成炭。此外，复合材料的结晶速率高于纯PLA。引入质量分数3%的MoS2–PDA@Ni(OH)2可使峰值热释放率降低21.7%。Yan Yongxin等[29]将 NH3SO3–插层到MgAl-LDH(SA–LDH)中，制备了新型氨基磺酸功能化的LDH(SA–LDH)，并将其与膨胀型阻燃剂(IFR)复配制备阻燃型PLA复合材料。结果表明，含有质量分数19.0% 的IFR和1.0%的SA–LDH的复合材料的LOI值可达48.7%，并能通过UL 94 V–0级测试，PLA的热释放速率峰值（PHRR）可由306.3 kW／m2降至58.1 kW／m2。SA–LDH的引入后PLA的热稳定性和成炭性均有所提高；同时IFR与SA–LDH在促进炭层形成和提高耐阻燃性方面起到协同作用，并有利于形成致密的炭层。

粘土作为典型的无机材料，因其具有特殊的二维层结构已被广泛研究，众多研究者研究表明在聚合物中单独添加粘土可降低其PHRR，因而粘土被广泛用于改善聚合物的防火安全性。然而，当使用LOI和UL94测试评价材料的阻燃性时，粘土在阻燃性能方面没有显著改善[30]。因此，粘土应与其它阻燃剂协同使用或经过阻燃改性处理后应用于聚合物阻燃领域，以提高聚合物的阻燃性能。Liu Jiajia等[31]用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和间苯二酚双(二苯基磷酸)(RDP)对Na-MMT表面进行了有机改性离子交换和吸附。PLA聚合物链在插入共改性MMT(C–MMT)的层间，并在PLA基体中含有无序插层的层状硅酸盐层。PLA／C–MMT纳米复合材料与纯PLA相比，在储存模量方面表现出明显提高，提高了176%。由于MMT纳米片的物理阻隔效应和成炭效应，PLA热稳定性及其阻燃性有了较为显著的改善。Ye Lei等[32]将有机改性蒙脱土(OMMT)与二乙基膦酸铝(AlPi)添加剂进行复配，并通过熔融共混的方法将其引入PLA基体中制备阻燃复合材料。结果表明，PLA／AlPi／OMMT复合材料具有良好的阻燃性能，OMMT和AlPi的加入可使PLA的LOI值从19%增加到28%。对PLA／AlPi／OMMT的锥形量热分析表明，PHRR降低了26.2%。由于阻燃剂与有机粘土可起到协同效应，显著提高了PLA的热稳定性，促进了燃烧炭层的形成，抑制了燃烧熔滴现象。此外，阻燃挤的加入也使PLA冲击强度及断裂伸长率显著提高。

近几年来，碳纳米管(CNTs)作为新型纳米阻燃剂应用于聚合物阻燃领域引起了研究者的极大兴趣。相关研究表明，加入少量的CNTs可以显著改善PLA的热性能和力学性能。Gu Liqiang等[33]制备了DOPO功能化的多壁碳纳米管(MWCNTs)，通过熔融共混引入到PLA／次磷酸铝(AHP)提高阻燃性和力学性能。加入质量分数1%的MWCNT–DOPO–OH和14%的AHP，燃烧等级即可达到UL 94 V–0等级，LOI值到达28.6%，并且在燃烧后可得到连续的多孔炭渣。Yu Tao等[34]采用三步法将DOPO共价接枝到MWCNTs表面，得到DOPO功能化的MWCNTs(MWCNT–DOPOs)，然后熔融挤出将MWCNTs引入PLA／苎麻中制备复合材料。研究表明，PLA／苎麻复合材料的LOI值仅为21.6%，引入5% MWCNT–DOPOs的复合材料的LOI值可提高至26.4%，表明MWCNT–DOPOs的加入提高了复合材料的阻燃性能。对于含有MWCNT–DOPOs的PLA／苎麻复合材料进行垂直燃烧测试，样品燃烧几乎没有熔滴现象，其阻燃性能可达到UL 94 V–0级。

作为新型纳米材料的代表之一，石墨烯具良好的热稳定性和阻隔性，更重要的是其不易燃烧，使其成为许多领域的研究热点。与多层石墨烯的石墨纳米板不同，石墨烯的前驱体氧化石墨烯(GO)只有一层或几层纳米片，是改善聚合物性能的理想材料[35]。此外，GO的良好阻隔效果和其特殊的表面积和分散性，有利于增加熔体的黏度，并阻止燃烧过程中的烟雾释放，因此GO纳米片应用于PLA阻燃领域引起了研究者的极大关注。B.Tawiah等[35]通过芳基接枝偶氮硼以及硼氢化钠原位还原／插层的方法，制备了RGO–AZOB／SMB杂化材料。然后将RGO–AZOB／SMB杂化物与PLA共混，对其性能进行了研究。锥形量热测试表明，通过显著降低了PHRR(76.5%)、总放热率(76.9%)、总烟气排放量(55.6%)、一氧化碳释放量(25.9%)和二氧化碳释放量(78.6%)，提高了PLA的阻燃性能。复合材料可通过UL 94测试达到V–0等级，LOI值高达31.2%，同时其拉伸强度和拉伸弹性模量有了显著提高，分别提高了49.1%和34.9%。PLA／RGO–AZOB／SMB纳米复合材料通过AZOB中B—OH基团的玻璃化炭化效应和RGO固有的阻隔效应起到阻燃作用。Jing Jian等[36]采用有机无溶剂自组装的方法，在水中利用静电作用在APP表面沉积了聚乙烯亚胺和生物基聚电解质(BPE)涂层，形成带负电荷的核壳阻燃剂。然后，用PEI与PEI接枝制备的带正电氧化石墨烯(pGO)与核壳阻燃剂进行水相自组装，得到GOH。随后，GOH被用作PLA的多功能阻燃剂，旨在提高阻燃性和韧性。对于阻燃性的研究表明，引入10% GOH的PLA即可通过UL 94垂直燃烧V–0等级测试，同时热释放以及总热释放显著降低。在力学性能方面，PLA／GOH复合材料表现出较好的拉伸强度和缺口冲击强度，PLA／10% GOH的断裂伸长率相较于纯PLA提高了6倍以上，缺口冲击强度提高了86.7%。

4 膨胀阻燃剂改性PLA

膨胀型阻燃剂是无卤环保要求的阻燃剂品种，同时含有酸源、碳源和气源。膨胀阻燃剂在PLA中燃烧时，酸源能够分解产生无机酸，从而促进聚合物的脱水碳化；碳源会配合酸源成碳并形成炭化层，阻隔了氧气以及热量进入PLA基体；气源分解释放出大量的惰性不燃气体吸收燃烧热，并且稀释可燃性挥发物和阻燃气体，进而阻止了PLA进一步燃烧的发生[37–38]。但是膨胀阻燃剂添加量大，阻燃等级低。因此，在膨胀阻燃体系的选择中，要设计新型膨胀体系和协同体系以降低膨胀阻燃剂的添加量。

Feng Caimin等[39]制备了三嗪和苯环的炭化剂(CNCA–DA)并与APP进行复配组成膨胀型阻燃剂体系(IFR)。当APP与CNCA–DA复配体系的质量比为3∶1，质量分数为30%时，PLA复合材料的LOI值可提高至45.6%；即使IFR质量分数降低至20%，PLA／IFR的UL 94垂直燃烧测试仍通过V–0等级，其LOI值可达32.8%。在热释放速率、总热释放方面，APP与CNCA–DA对PLA有明显的协同作用，并且残炭率达到29.3%，其炭层连续致密。

Zhao Xuan等[40]合成了一种大分子膨胀阻燃剂三(2-羟乙基)异氰酸酯聚磷酸酯三聚氰胺膨胀阻燃剂(TPM)，并将其与PLA共混，结果表明，25%APP／TPM(0.51)的PLA复合材料的LOI可达36.5%，可通过UL 94 V–0级测试，无熔体滴落现象。PLA／TPM复合材料的热释放与纯PLA相比，显著降低，表明TPM可以加速焦炭的形成。

Li Defu等[41]将PLA与柔性生物基不饱和聚酯共混提高了PLA的韧性，同时引入IFR，从而获得具有优异韧性和阻燃性的PLA。仅添加质量分数11.5%的IFR，复合材料的LOI值提高到28%，UL 94垂直试验通过V–0级；断裂伸长率和缺口冲击强度分别是纯PLA的17.9倍和10.3倍，达到153.2%和17.3 kJ／m2。同时TPLA／IFR的防火安全性得到了很大的提高。

Zhan Jing等[42]合成了螺环季戊四醇双磷酸酯二磷酰三聚氰胺(SPDPM)膨胀型阻燃剂，采用熔融共混法制备了一系列含SPDPM的PLA基阻燃复合材料。结果表明，SPDPM引入PLA后，在酸、碳、气源的综合作用下，显著提高了PLA的阻燃性和抗抗滴性能。当阻燃剂质量分数这25%时，复合材料的UL 94垂直燃烧测试可通过V–0等级，LOI值提高到38%。热重分析表明，SPDPM的引入降低了PLA的失重率。

5 生物质阻燃剂阻燃PLA

近些年来，由于人们环保意识的提高和相关环保要求的限制，试图通过自然现有的生物质材料作为阻燃添加剂来提高PLA材料的阻燃性能。基于这个目的，生物质淀粉、纤维素、环糊精等[43]生物质阻燃剂阻燃PLA引起了业内人士的研究兴趣[44–46]。生物质阻燃剂大多具有较多可反应的活性羟基，加入PLA可以在燃烧时交联成炭，从而形成多孔炭层起到阻燃作用。

由于生物质材料单一使用对PLA的阻燃性能的提高有一定作用，但是其效果并不理想；因此，需要对生物质材料进行适当改性。Feng Jiabin等[47]采用原位化学接枝法制备了一种新型的核壳纳米纤维阻燃体系(PN–FR@CNF)。当添加10%PN–FR@CNF即可使PLA在垂直燃烧试验中达到V–0等级，并且PHRR显著降低。此外，PLA的拉伸强度也提高了24%左右。同时发现复合材料燃烧时可形成连续的多孔炭层起到阻燃作用。

Guo Yichen等[48]通过引入间苯二酚双(磷酸二苯酯)包覆纤维素，设计出了一种环境可持续、可生物降解和阻燃的PLA基复合材料，仅加入质量分数8%的改性纤维素，复合材料的拉伸弹性模量以及冲击强度和拉伸强度均有显著提高。复合材料自熄灭时间可缩短至2 s以内，并在很大程度上降低熔滴现象，通过UL 94 V–0测试。并且，通过研究其机理发现RDP存在使纤维素脱水炭化，起到冷却效果，降低热释放速率和提高LOI值的作用。

Xiong Zhengquan等[49]以水为组装介质，通过静电作用利用层层自组装的方法，将APP与带正电的壳聚糖(CS)和带负电的植酸盐(PA–Na)组装成核壳结构的APP@CS@PA–Na绿色阻燃剂。添加质量分数10%的APP@CS@PA–Na可使PLA具有较好的阻燃性，LOI值达到30.5%，燃烧测试达到V–0等级。与纯PLA相比，PHRR和THR值分别降低33%和19%。同时APP@CS@PA–Na的引入还可起到增韧作用，制备的PLA复合材料的断裂伸长率比纯PLA提高28.4%。

Yang Yunxian等[50]以生物降解材料聚乙二醇(PEG)为增塑剂，氧化木粉(OWF)为炭化剂，采用熔融复合和热压法制备了一系列阻燃PLA复合材料。结果表明，加入质量分数为20%的PEG和OWF(PEG∶OWF=1∶1)后，复合材料的断裂伸长率比纯PLA提高68%。对于LOI和UL 94分析，三元体系的LOI值达到了30.6%，可以通过V–0级别垂直燃烧试验。

6 金属有机骨架材料(MOF)阻燃PLA

金属有机骨架材料(MOF)是一种新型的人造有机无机杂化材料，并且其结构可进行人为设计。最近，一些研究表明其可作为阻燃剂用于聚合物的阻燃改性。MOF之所以可以作为阻燃剂：一方面，适当的金属可以催化炭化，抑制烟气的释放；另一方面，通过有机骨架的可设计性，引入含有阻燃元素的可碳化基团；第三，可控的形貌和有机骨架促进了MOF与聚合物基体的相容性。因此，MOF材料可以催化成炭作用来抑制烟雾释放来提高聚合物的阻燃性能[51，54]。

基于此，功能化的金属有机骨架材料阻燃PLA材料以较少的添加量即可达到较好的阻燃性能。Hou Yanbei等[51]利用席夫碱结构的有机配体成功地合成了钴基金属有机骨架(Co-MOF)纳米片。同时，利用DOPO修饰Co-MOF(DOPO@Co-MOF)，进一步提高其阻燃效率。DOPO@Co-MOF在提高PLA阻燃安全性方面具有协同效应。PHRR(27%)、烟度峰值(56%)和CO总收率(20%)的显著降低，证实了PLA复合材料的阻燃性能得到了提高。

Zhang Mi等[52]采用简单的两步法，合成了一种新型的基于GO、苯基膦酸(PPA)和纳米金属有机骨架(纳米ZIF–8)颗粒的三元杂化纳米环(GPZ)。当在PLA中加入GPZ纳米片时，由于GPZ在PLA基体中的良好分散性和增强效果，添加质量分数2.0%的GPZ的PLA拉伸强度和韧性显著提高；GPZ的加入也显著提高了PLA的阻燃性能，GPZ的加入可使热释放降低39.5%，PLA的LOI值由20.5%提高到27.0%。GPZ可有效抑制热解气体的挥发份，并且，燃烧过程中GPZ可起到催化和交联作用有助于形成石墨化炭层以提高PLA的阻燃性能。

Wang Xingguo等[53]制备含多羟基的α-苯基-N-(2-丙基-2-羟甲基-1，3-二羟基)-亚胺镍(Ni-MOF)，并用于协同APP阻燃改性PLA。结果表明，在PLA中加入1.7%Ni-MOF和3.3%APP，LOI值可提高到31.0%，可通过UL 94 V–0等级燃烧测试；并且其放热率以及烟气释放量分别降低了27%和50%，阻燃剂在气相和凝聚相中均起作用，Ni-MOF纳米片能协同APP提高PLA的阻燃性能。同时，Ni-MOF的加入可有效地抑制APP对PLA复合材料力学性能的影响。

Shi Xiaowei等[54]制备了纳米金属有机骨架(ZIF–8)粒子，采用溶液共混和流延法制备了PLA／ZIF–8纳米复合薄膜。纳米ZIF–8的加入改善了PLA的力学性能，并对PLA的结晶性能产生影响，4%的纳米ZIF–8可使PLA的结晶度提高至63.8%。制备的PLA／ZIF–8薄膜在纳米ZIF–8质量分数达到3%时仍具有良好的透明性。与纯PLA的21.5%相比，含质量分数1%的ZIF–8的纳米复合膜的LOI可达到26.0%。

7 结语与展望

添加阻燃剂是提高PLA阻燃性能最为有效的方法，并且磷系、氮系、膨胀型、无机粒子、生物质成炭剂以及金属有机骨架等阻燃体系引入PLA后均可有效提高其阻燃性能。对于磷系、氮系、无机纳米粒子、膨胀性阻燃剂阻燃PLA虽然可行，但这些阻燃剂往往都需要较大的添加量以达到阻燃目的，大量添加剂的加入会对PLA的力学性能产生负面影响。尽管生物质成炭剂阻燃PLA添加量较大，但是这还是最为环保的阻燃PLA的方式，有利于保持PLA的可降解特性。对于金属有机骨架材料作为阻燃PLA而言，其优势在于能以较低的阻燃剂添加量达到较好的阻燃效果，但是对于其阻燃机理还需要进行更深入研究和探讨。

随着人们对环保问题的日益关注，PLA基生物阻燃材料研究将会受到更多的关注；对于PLA阻燃改性的相关研究必将朝着更加绿色环保以及安全高效率的方向发展。同时，PLA的阻燃新方法和新思路日益增多，要从阻燃剂分子设计角度出发，设计高阻燃性能的协同阻燃剂、有机无机杂化阻燃的新型纳米粒子阻燃以及更加环保的生物质阻燃体系，从而达到减少阻燃剂的加入量以降低对PLA力学性能的影响。因此，高性能的协同阻燃、有机无机杂化的新型纳米阻燃以及更加环保的生物质阻燃将会是PLA阻燃改性的发展趋势。