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Synergistic flame retardancy of aluminum diethylphosphinate and piperazine pyrophosphate/β-cyclodextrin in polylactic acid
Journal of Applied Polymer Science ( IF 2.7 ) Pub Date : 2024-05-09 , DOI: 10.1002/app.55698 Yan Hu 1 , YaChao Wang 1, 2, 3, 4, 5 , MengYao Lai 1 , YangQian Xue 1 , JiangPing Zhao 1
Journal of Applied Polymer Science ( IF 2.7 ) Pub Date : 2024-05-09 , DOI: 10.1002/app.55698 Yan Hu 1 , YaChao Wang 1, 2, 3, 4, 5 , MengYao Lai 1 , YangQian Xue 1 , JiangPing Zhao 1
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Polylactic acid has good biodegradability and processability, but its flammability and serious droplet characteristics limit its development and application. Therefore, developing safer flame-retardant PLA materials is crucial. This research develops a novel flame-retardant polylactic acid (PLA) material blend, utilizing aluminum diethylphosphinate (AlPi), piperazine pyrophosphate (PAPP), and β-cyclodextrin. Optimal synergy occurs at a 5:1 PAPP/β-CD mass ratio with 4 wt.% AlPi. This combination significantly reduces the heat release peak from 294.89 to 144.21 kW·m−2 and generates non-combustible residues. The sample forms a stable, uniform carbon layer during combustion due to hydrogen bond crosslinking and Lewis acid–base reactions. The activation energy (Eα) is raised from 264.99 to 281.08 kJ·mol−1 between 312 and 402°C. Thus, an AlPi-PAPP-β-CD based P-C-N composite flame retardant is investigated, offering a promising research direction for developing fire-safe polylactic acid materials. This research may yield valuable insights for diverse applications.
中文翻译:
二乙基次膦酸铝与焦磷酸哌嗪/β-环糊精在聚乳酸中的协同阻燃性能
聚乳酸具有良好的生物降解性和加工性能,但其易燃性和严重的液滴特性限制了其发展和应用。因此,开发更安全的阻燃PLA材料至关重要。本研究利用二乙基次膦酸铝(AlPi)、焦磷酸哌嗪(PAPP)和β-环糊精开发了一种新型阻燃聚乳酸(PLA)材料混合物。 PAPP/β-CD 质量比为 5:1 且 AlPi 含量为 4 wt.% 时可产生最佳协同作用。这种组合将放热峰值从 294.89 显着降低至 144.21 kW·m −2 并产生不燃残留物。由于氢键交联和路易斯酸碱反应,样品在燃烧过程中形成稳定、均匀的碳层。在312~402℃之间,活化能(Eα)从264.99 kJ·mol −1 提高到281.08 kJ·mol −1 。因此,研究了一种基于AlPi-PAPP-β-CD的P-C-N复合阻燃剂,为开发防火聚乳酸材料提供了一个有前景的研究方向。这项研究可能会为不同的应用提供有价值的见解。
更新日期:2024-05-09
中文翻译:
二乙基次膦酸铝与焦磷酸哌嗪/β-环糊精在聚乳酸中的协同阻燃性能
聚乳酸具有良好的生物降解性和加工性能,但其易燃性和严重的液滴特性限制了其发展和应用。因此,开发更安全的阻燃PLA材料至关重要。本研究利用二乙基次膦酸铝(AlPi)、焦磷酸哌嗪(PAPP)和β-环糊精开发了一种新型阻燃聚乳酸(PLA)材料混合物。 PAPP/β-CD 质量比为 5:1 且 AlPi 含量为 4 wt.% 时可产生最佳协同作用。这种组合将放热峰值从 294.89 显着降低至 144.21 kW·m −2 并产生不燃残留物。由于氢键交联和路易斯酸碱反应,样品在燃烧过程中形成稳定、均匀的碳层。在312~402℃之间,活化能(Eα)从264.99 kJ·mol −1 提高到281.08 kJ·mol −1 。因此,研究了一种基于AlPi-PAPP-β-CD的P-C-N复合阻燃剂,为开发防火聚乳酸材料提供了一个有前景的研究方向。这项研究可能会为不同的应用提供有价值的见解。