聚乳酸（PLA）材料作為傳統石油化學衍生聚合物的可持續替代品的潛力最近受到很多關注，因為其在紙張塗布，纖維，薄膜和包裝的應用領域中具有可接受的物理，機械效能和高透明度。然而，高易燃性和低熱穩定性等缺陷限制了它的應用。

上海大學丁鵬研究員

採用溶液剝離法和薄膜流延法合成了具有良好阻燃性和透明性的聚乳酸（PLA）/層狀雙氫氧化物（LDH）薄膜。利用2-羧乙基苯基次膦酸（CEPPA）對PLA與NiAl-LDH之間的有機 - 無機介面相互作用，對薄膜進行了細緻修飾，很好地解決了NiAl-LDH奈米層的分散問題，提高了PLA複合材料的阻燃效能和透明性。

圖1 複合材料的表面形貌分析

測試結果表明NiAl LDH / CEPPA（LC）奈米層具有層狀剝離結構，並可均勻的分散在PLA基質中。 即使LC新增量高達10wt％，PLA / LDH膜仍具有良好的透明性。這是由於PLA / LDH薄膜吸收了紫外光，在使用過程中緩解了PLA薄膜的脆化。當LC含量增加時，可觀察到複合材料良好的阻燃效果。與純PLA樣品相比，含量10wt％LC樣品的總熱釋放值從12。0kJ / g下降至9。7kJ / g。

在本次研究中，研究者首先透過水熱法和離子交換法制備NiAl-LDH / CEPPA，再利用溶液法制備PLA / NiAl-LDH / CEPPA膜。

研究者透過XRD，SEM等對薄膜的結構形貌等進行表徵，表明薄膜的成功製備，隨後，對薄膜的熱效能與阻燃效能進行評估。

圖2薄膜複合材料的TGA測試曲線

透過TGA測試分析LCP膜的熱降解行為。結果表明：在無機組分中引入有機材料可以有效改善它們的熱穩定性。而對於層狀無機材料，特別是矽酸鹽層，熱穩定性的提高主要歸因於奈米片層在複合材料表面組裝後形成物理保護屏障，此外，測試結果表明與純PLA相比，LCP薄膜的熱分解溫度隨著LC的增加而降低。隨著LC用量的增加，50wt％的損耗溫度逐漸下降，從純PLA的363。2℃到LCP-10的331。6℃，溫度降低32℃。這主要是由於PLA在270-360℃溫度範圍內的鏈末端斷裂或分子內酯交換等促進了解聚的進行。

圖3 複合材料的MCC測試分析

透過MCC測試對複合材料的燃燒行為進行評估， LCP薄膜的放熱率曲線顯示覆合材料的峰值熱釋放率（PHR）值隨著LC奈米層摻入量的增加而提升。表明LC奈米層促進了LCP薄膜的降解速率，這與上述TGA結果非常吻合。值得注意的是，在燃燒過程中LDH的吸熱分解與熱釋放速率成負相關規律，尤其是在較高的LDH新增量下（例如LCP-10），這種現象更為明顯。另一方面，隨著LC奈米層的增加總熱釋放（THR）值逐漸降低，從純PLA的12。0 kJ / g下降到LCP-10的9。7 kJ / g。

表1 薄膜複合材料的MCC資料

此外，研究發現，改性LCP薄膜具有良好的透明度，這可能是CEPPA對LDH表面具有修飾作用；LC在PLA中的均勻分散，再加上LC和PLA對低可見光的吸收，導致LCP膜的良好透明度。綜合來說，本論文中，研究者製備了阻燃、透明一體化改性PLA薄膜，具有很好的應用前景。