聚丁二酸丁二醇酯/氫氧化鎂生物可降解阻燃復合材料的性能研究

陳雙陸， 王玉海， 吳小漫， 盧朝亮， 蔡煜渠， 馬立軍， 楊麗庭

(華南師范大學化學與環(huán)境學院，廣州 510006)

聚丁二酸丁二醇酯/氫氧化鎂生物可降解阻燃復合材料的性能研究

陳雙陸， 王玉海*， 吳小漫， 盧朝亮， 蔡煜渠， 馬立軍， 楊麗庭

(華南師范大學化學與環(huán)境學院，廣州 510006)

熔融擠出制備了聚丁二酸丁二醇酯/氫氧化鎂(PBS/Mg(OH)2)生物可降解阻燃復合材料，并對其熔體流動性、熱穩(wěn)定性、阻燃性能、結晶與熔融行為和力學性能進行研究. 結果表明，加入Mg(OH)2降低了PBS的熔體流動速率，延緩PBS在燃燒過程中的分解，有效提高PBS的極限氧指數和抗滴落性能. Mg(OH)2對PBS結晶具有的異相成核作用，顯著提高PBS的結晶溫度并改變PBS的熔融行為. 當Mg(OH)2質量分數低于40%時，Mg(OH)2提高PBS的拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度和彎曲模量，但降低PBS的斷裂伸長率和沖擊強度；當Mg(OH)2質量分數大于50%時，由于PBS和Mg(OH)2的相容性較差，PBS/ Mg(OH)2復合材料在拉伸和彎曲過程中均呈現出脆性斷裂現象，導致拉伸強度和彎曲強度降低.

聚丁二酸丁二醇酯； 氫氧化鎂； 阻燃性能； 結晶與熔融行為； 力學性能

由于石油基聚合物材料降解周期長，廢舊處理困難，易產生“白色污染”等問題，人們對生物可降解聚合物材料的需求越來越強烈[1]，其中聚丁二酸丁二醇酯(PBS)由于與低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯的基礎物理性質和力學性能相近[2]，加工方便，可適應目前常規(guī)的塑料加工成型工藝，耐熱性能好，在一定程度上可以取代傳統(tǒng)石油基聚合物，但PBS阻燃性能較差、燃燒熔滴現象嚴重等問題限制了其在電子電器、汽車、家電等產品上的應用，因此需要進行阻燃改性.

近年來，對PBS阻燃改性的研究主要集中在探究膨脹型阻燃劑(IFR)對PBS的阻燃效果和阻燃機理. IFR具有低煙、低毒、高效等特點，在燃燒過程中，IFR促進PBS形成大量炭層，炭層能夠隔絕燃燒產生的熱量及可燃氣體的交換，從而起到高效阻燃的作用[3-5]. 二氧化硅[6]、石墨烯[7]、MgAlZnFe-CO3層狀雙氫氧化物[8]、籠型聚倍半硅氧烷(POSS)[9]等與膨脹阻燃劑配合對PBS的阻燃具有協(xié)同作用，可提高PBS的阻燃和抗滴落性能.

氫氧化鎂(Mg(OH)2)作為環(huán)保型無機阻燃劑，具有阻燃、消煙與填充等功能，廣泛應用于聚烯烴的阻燃[10-12]，但對PBS的阻燃作用鮮有報道.本文利用Mg(OH)2作為阻燃劑，通過熔融擠出制備了系列PBS/Mg(OH)2阻燃復合材料，并對復合材料的熱穩(wěn)定性能、阻燃性能、炭層形貌、結晶與熔融行為以及力學性能進行研究，為制備PBS/Mg(OH)2阻燃復合材料提供依據.

1　實驗部分

1.1原料

氫氧化鎂(Mg(OH)2，簡稱MH)粒徑1～2 μm，未處理，阿拉丁試劑(上海)有限公司產品；聚丁二酸丁二醇酯(PBS)：牌號1020MP，日本昭和高分子公司.

1.2樣品制備

在制備樣品之前，所有原料均于80 ℃干燥12 h，按照一定的質量比例將PBS與Mg(OH)2混合均勻，通過科倍隆科亞(南京)機械有限公司的CTE20同向雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒. 轉速120 r/min，螺桿的各段溫度為135、145、155、150、150 ℃.

按照GB1042-79標準，將粒料加入KSU-250ST直立式注塑機(今塑(香港)精密機械有限公司)進行注塑成拉伸、彎曲、沖擊和阻燃測試用標準樣條，注塑溫度為150 ℃.

將PBS與Mg(OH)2質量比90/10、80/20、70/30、60/40、50/50及40/60的樣品分別命名為PBS/MH(90/10)、PBS/MH(80/20)、PBS/MH(70/30)、PBS/MH(60/40)、PBS/MH(50/50)及PBS/MH(40/60).

1.3材料表征

利用美國TA公司的Q20型差示掃描量熱儀(DSC)對樣品的非等溫結晶與熔融行為進行測試. 樣品用量約為5 mg，在N2保護下，從40 ℃快速升溫到150 ℃，恒溫3 min以消除熱歷史，以10 ℃/min的速率降溫至40 ℃后，再以10 ℃/min升溫至150 ℃. 從降溫與第2次升溫曲線中計算結晶與熔融數據.

利用日本Nikon公司的偏光顯微鏡(POM)對PBS樣品的晶體形貌進行觀察，取少量樣品置于熱臺上，快速升溫至150 ℃，恒溫3 min熔融消除熱歷史，后降溫至室溫使其完全結晶，觀察樣品的晶體形貌.

利用德國Bruker公司的D8 ADVANCE型X 射線衍射儀對樣品的晶型進行測試，管壓40 kV，管流30 mA，范圍2θ=5°～35°，使用CuKα射線，掃描速率4°/min，樣品均經過DSC結晶處理.

利用德國耐馳儀器制造有限公司的TG209F3型熱失重分析儀對阻燃復合材料進行測試.測試條件：在O2氣氛下，以20 ℃/min的升溫速率從40 ℃升溫至600 ℃.

利用日本電子株式會社的JSM-6010LA型掃描電鏡(SEM)對樣品燃燒后的形貌特征進行分析.

1.4性能測試

1.4.1熔體流動性測試利用上海思爾達科學儀器有限公司的RL-Z1B1型熔體流動速率測定儀對樣品的溶體流動速率(MFR)進行測定. 溫度為130 ℃、砝碼為2 160 g.

1.4.2阻燃性能研究

(1)極限氧指數(LOI)分析.極限氧指數(LOI)，即維持燃燒所需O2和N2混合氣體的最低O2濃度，可以用來定性評價材料的燃燒性能. 按照GB/T2406-93標準，利用濟南德瑞克儀器有限公司的DRK 304B型氧指數測定儀對樣品進行極限氧指數測試. 樣條尺寸為：80 mm×10 mm×4 mm.

(2)可燃性UL94測試.按GB/T2408-2008標準，利用中國江寧儀器分析公司的CZF-3型水平垂直燃燒測定儀對樣品進行UL-94測試. 樣條尺寸為：125 mm×13 mm×3 mm.

1.4.3力學性能測試利用美特斯工業(yè)系統(tǒng)(中國)有限公司的CMT6104型微機控制電子萬能試驗機，根據GB/T1040.2-2006進行拉伸性能測試. 拉伸測試采用位移控制，以50.0 mm/min速率拉伸至斷裂，測定材料的拉伸強度、彈性模量和斷裂伸長率. 按照GB/T9341-2000進行彎曲性能測試，采用位移控制，跨度為64 mm，以2.0 mm/min速率下降至樣品出現屈服，測定材料的彎曲強度和彎曲模量.

利用長春智能儀器設備有限公司的JJ-20型記憶式沖擊試驗機，根據GB/T 1043-93對樣品進行缺口沖擊試驗. 樣品尺寸80 mm×10 mm×4 mm，帶有深度2.0 mm的V型缺口.

2　結果與討論

2.1PBS/Mg(OH)2復合材料的熔體流動性

無機填料通常為不可變形的剛性粒子，流動性差，在熔體中可以近似認為其粘度無窮大，阻礙了聚合物熔體的流動，因而使聚合物的粘度變大. PBS/Mg(OH)2復合材料的熔體質量流動速率(MFR)數據見表1. 隨著Mg(OH)2質量分數的增大，復合材數的粘度增大，MFR逐漸降低，高質量分數Mg(OH)2導致PBS/Mg(OH)2復合材料的加工困難.

表1PBS和PBS/Mg(OH)2復合材料的MFR、LOI、UL-94等級和DSC數據

Table 1MFR, LOI, UL-94 and DSC results of PBS and PBS/Mg(OH)2composites

SamplesMFR/(g·min-1)LOI/%UL-94ratingTc/℃Tm/℃PBS0.62419.1NR70.9114.1PBS/MH(90/10)0.57319.8NR81.7113.7PBS/MH(80/20)0.55221.2NR83.6112.9PBS/MH(70/30)0.51623.2NR86.6112.7PBS/MH(60/40)0.45926.3NR88.2113.0PBS/MH(50/50)0.35530.1V289.0112.7PBS/MH(40/60)0.25535.1V088.6112.5

2.2PBS/Mg(OH)2復合材料的熱穩(wěn)定性

圖1為PBS及PBS/Mg(OH)2復合材料在N2和O2氣氛下的熱重(TG)及其微分熱重(DTG)分析曲線. 在N2氣氛下，加入Mg(OH)2后，復合材料的初始分解溫度向低溫移動，是由Mg(OH)2分解所致，DTG曲線中，純PBS的最大分解溫度在410 ℃左右，Mg(OH)2的加入未明顯改變PBS的最大分解溫度. 而在O2氣氛下，雖然Mg(OH)2的加入也使PBS復合材料初始分解溫度降低，但提高了PBS的最大分解溫度，是因為Mg(OH)2分解時的吸熱作用和分解后無機殘余物對PBS分解的延緩作用.

圖1　PBS和PBS/Mg(OH)2復合材料的TG和DTG曲線

2.3PBS/Mg(OH)2復合材料的阻燃性能

2.3.1LOI和UL-94分析PBS/Mg(OH)2復合材料的LOI數據見表1，純PBS的LOI為19.1%，Mg(OH)2的加入逐漸提高PBS的LOI，當Mg(OH)2的質量分數達到60%時，LOI達到35.1%，具有良好的阻燃性能. 原因是燃燒過程中，Mg(OH)2發(fā)生分解吸收大量熱量，降低復合材料燃燒表面的溫度，并且分解產生的大量水汽對O2有一定的阻隔效果.

PBS的抗滴落性能較差，在垂直燃燒測試過程中，容易發(fā)生熔融滴落. 加入Mg(OH)2后，其網絡骨架作用以及分解后殘余氧化物的覆蓋作用提高PBS的抗滴落性能，但加入40%的Mg(OH)2仍然未能使PBS/Mg(OH)2復合材料達到UL-94阻燃等級(表1)，只有當Mg(OH)2質量分數達到50%后，才通過UL-94 V2測試，Mg(OH)2的質量分數達到60%后，復合材料可以通過UL-94 V0測試.

2.3.2燃燒形貌分析圖2直觀地反映了純PBS在燃燒中產生嚴重的熔融滴落(實際為帶著火焰的高溫融滴)，未出現成炭現象. Mg(OH)2質量分數為20%時，復合材料燃燒過程中未出現熔融滴落現象，并且形成一定的炭層，PBS的阻燃性能得到了改善，Mg(OH)2含量達到50%時，Mg(OH)2分解后形成大量的無機氧化物層和誘導PBS生成炭層，進一步提高PBS的抗滴落和阻燃性能.

分析燃燒后材料表面灰分可以了解阻燃材料的阻燃機理. 圖3為PBS及PBS/MH(50/50)復合材料燃燒灰分的掃描電鏡圖，純PBS燃燒后表面平滑，未有明顯的炭層，而PBS/Mg(OH)2復合材料燃燒后形成表面結構松散的炭層，并帶有大量微細的孔洞，炭層物理性能差，這樣的表面炭層未能有效地阻止燃燒過程中PBS分解所產生可燃性有機物的逸出，限制其阻燃保護屏障作用. 這歸因于:(1)Mg(OH)2在燃燒過程中未能誘導PBS形成炭層；(2)Mg(OH)2在分解過程中產生大量水汽，水汽的逸出導致炭層破裂產生微孔.

圖2PBS和PBS/Mg(OH)2復合材料燃燒后的照片

Figure 2Photos of PBS and PBS/Mg(OH)2composites after combustion

圖3　PBS及PBS/Mg(OH)2復合材料燃燒灰分的掃描電鏡圖

綜上所述，Mg(OH)2對PBS的阻燃主要是靠燃燒過程中Mg(OH)2分解的吸熱作用、水汽的阻隔作用以及無機殘余物的覆蓋作用，其作用強度均與Mg(OH)2的含量有關，Mg(OH)2在較高質量分數時對PBS的阻燃效果顯著.

2.4PBS/Mg(OH2)復合材料結晶與熔融行為

聚合物的結晶度和晶體形態(tài)會影響其力學性能，且聚合物的結晶與熔融行為能夠反映聚合物復合材料的內部結構和體系中各個組分的相互作用. 下文分析Mg(OH)2對PBS的結晶與熔融行為的影響.

2.4.1結晶與熔融特性采用差示掃描量熱(DSC)法分析PBS及PBS/Mg(OH)2復合材料的結晶與熔融特性(圖4)，讀取Tc和Tm數據見表1. Mg(OH)2的加入顯著提高PBS的結晶溫度(Tc)，10% Mg(OH)2的加入使PBS結晶溫度提高了10.82 ℃(從70.89 ℃提高到81.71 ℃)，說明Mg(OH)2對PBS結晶起到明顯的異相成核作用. 隨著Mg(OH)2添加量的增加，PBS的結晶溫度先逐漸提高，后趨于穩(wěn)定，說明Mg(OH)2對PBS結晶的異相成核作用存在飽和含量，是因為Mg(OH)2質量分數較高時，粒子發(fā)生團聚，但使結晶異相成核點并不一定增加，另一方面，大量Mg(OH)2粒子的存在會阻礙PBS鏈段運動，降低PBS結晶能力.

圖4　PBS和PBS/Mg(OH)2復合材料的DSC曲線

有研究表明[13-16]PBS存在多重熔融行為可解釋為：PBS在升溫熔融過程中，由于完善程度較小晶體的熔融吸熱和再結晶放熱于1個溫度區(qū)間進行，在DSC曲線上表現為競爭關系，并且晶體的完善程度與結晶溫度有關. 當Mg(OH)2質量分數低于10%時，PBS的結晶溫度(Tc)低，完善程度較小晶體的完善程度和熱穩(wěn)定性較差，其熔融吸熱焓較小，DSC曲線上主要表現為再結晶的放熱峰；而當Mg(OH)2質量分數大于20%時，PBS的結晶溫度(Tc)提高，完善程度較小晶體的完善程度和熱穩(wěn)定性也增加，其熔融溫度和熔融吸熱焓變大，這時DSC曲線上便出現熔融峰T″m，再結晶放熱峰的面積相應變小，峰溫也移向高溫；隨著Mg(OH)2質量分數的增加，完善程度較小晶體的完善程度和熱穩(wěn)定性進一步提高，熔融峰T″m的峰溫和面積逐漸提高，再結晶峰逐漸變小，直至消失(當Mg(OH)2質量分數大于40%后).

2.4.2晶體形貌圖5是純PBS與PBS/Mg(OH)2復合材料經過偏光顯微觀察所呈現的晶體形貌.純PBS的球晶尺寸較大，球晶間界面比較清晰，而在PBS/MH(90/10)復合材料中，PBS形成大量小尺寸球晶，球晶的界面變得模糊不清，也表明Mg(OH)2對PBS結晶起到了異相成核點作用，增加了PBS晶核的密度，使PBS形成小的晶體.

2.5PBS/Mg(OH)2復合材料的力學性能

阻燃試驗表明在PBS/Mg(OH2)復合材料中，Mg(OH)2作為阻燃劑，要獲得有效的阻燃效果，添加量需達到40%以上，而這將會影響PBS的力學性能.

圖5　PBS和PBS/Mg(OH)2復合材料的晶體形貌

2.5.1拉伸性能圖6為PBS及PBS/Mg(OH)2復合材料的拉伸強度、楊氏模量和斷裂伸長率隨Mg(OH)2質量分數變化的曲線圖. 由圖6A可見，Mg(OH)2質量分數小于40%時，隨著Mg(OH)2質量分數的增加，復合材料的拉伸強度和彈性模量逐漸增大；Mg(OH)2質量分數大于40%時，拉伸強度顯著下降，彈性模量變化不大；而少量Mg(OH)2的加入，使PBS的斷裂伸長率急劇下降，Mg(OH)2質量分數達到30%后，復合材料的斷裂伸長率降到10%以下，Mg(OH)2質量分數增加到50%后，復合材料發(fā)生脆性斷裂，斷裂伸長率低于4%，導致拉伸強度顯著減小.

圖6　Mg(OH)2含量對PBS/Mg(OH)2復合材料的拉伸強度、楊氏模量和斷裂伸長率的影響

Mg(OH)2能夠提高PBS的拉伸強度和彈性模量的原因有兩方面，一是Mg(OH)2對PBS結晶的異相成核作用，提高PBS的結晶度，增加復合材料的強度和剛性；二是Mg(OH)2作為二維片狀填料，在拉伸過程中能夠承擔拉伸應力，對PBS有增強作用. 但在高含量下，Mg(OH)2顆粒發(fā)生團聚，應力集中于Mg(OH)2團聚體及其與PBS的界面上，由于PBS與Mg(OH)2相容性不好，界面強度弱，在應力作用下，界面容易出現裂紋，裂紋沿著界面快速擴展，使復合材料產生脆性斷裂.

2.5.2彎曲性能圖7為PBS/Mg(OH)2復合材料的彎曲強度和彎曲模量隨Mg(OH)2含量變化的曲線. Mg(OH)2含量小于40%時，隨Mg(OH)2質量分數的增加，復合材料的彎曲強度和彎曲模量逐漸增加，Mg(OH)2質量分數大于40%時，由于發(fā)生脆性斷裂，彎曲強度下降，而Mg(OH)2顆粒的增強作用使彎曲模量繼續(xù)上升.

2.5.3沖擊性能圖8為PBS/Mg(OH)2復合材料的沖擊強度隨Mg(OH)2質量分數變化的曲線. 10%Mg(OH)2的加入顯著降低PBS的沖擊強度，隨著Mg(OH)2質量分數的增加，復合材料的沖擊強度不斷降低，是因為在沖擊過程中，Mg(OH)2作為應力集中點引發(fā)裂紋，產生的裂紋沿著弱界面快速擴散而導致發(fā)生脆性斷裂.

圖7Mg(OH)2質量分數對PBS/Mg(OH)2復合材料彎曲強度和彎曲模量的影響

Figure 7Effect of Mg(OH)2content on blend strength and blend modulus of PBS/Mg(OH)2composites

圖8Mg(OH)2含量對PBS/Mg(OH)2復合材料沖擊強度的影響

Figure 8Effect of Mg(OH)2content on impact strength of PBS/Mg(OH)2composites

3　結論

本文以Mg(OH)2為阻燃劑，通過熔融擠出制備了系列PBS/Mg(OH)2阻燃復合材料，并對復合材料的熔體流動行為、熱穩(wěn)定性能、阻燃性能、炭層形貌、結晶與熔融行為以及力學性能進行研究，得出以下結論：

(1)Mg(OH)2的加入提高了PBS的粘度，降低了熔體流動速率，延緩了PBS在空氣中的分解，有效提高PBS的阻燃性能和抗滴落性能. Mg(OH)2對PBS的阻燃主要是靠燃燒過程中Mg(OH)2分解的吸熱作用、水汽的阻隔作用和無機殘余物的覆蓋作用，而這些均與Mg(OH)2的含量有關，所以Mg(OH)2對PBS的阻燃只有在其質量分數高于50%后才有較為顯著的效果.

(2)Mg(OH)2對PBS結晶具有異相成核作用，能夠提高PBS的結晶溫度，細化PBS球晶并改變PBS的多重熔融行為.

(3)Mg(OH)2作為二維填料，對PBS起到增強作用，在質量分數低于40%時，提高PBS的拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度和彎曲模量，但由于Mg(OH)2與PBS的相容性較差，界面強度弱，當Mg(OH)2質量分數高于50%時，在應力作用下，界面容易出現裂紋，裂紋沿著界面快速擴展，使復合材料產生脆性斷裂.

[1]張力, 徐依斌. 可降解聚合物[J]. 華南師范大學學報:自然科學版, 1999(3):108-114.

Zhang L, Xu Y. Degradable polymer[J]. Journal of South China Normal University: Natural Science Edition, 1999(3):108-114.

[2]高明, 王秀芬, 郭銳,等. PBS基生物降解材料的研究進展[J]. 高分子材料通報, 2004(5):51-55.

Gao M, Wang X F, Guo R, et al. Progress of study on PBS-based biodegradable materials[J]. Polymer Bulletin, 2004(5):51-55.

[3]Kuan C F, Kuan H C, Ma C C M, et al. Flame retardancy and nondripping properties of ammonium polyphosphate/poly(butylene succinate) composites enhanced by water crosslinking[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2006, 102(3):2935-2945.

[4]Yang H Y, Song L, Tai Q L, et al. Comparative study on the flame retarded efficiency of melamine phosphate, melamine phosphite and melamine hypophosphite on poly(butylene succinate) composites[J]. Polymer Degradation and Stability, 2014, 105(1):248-256.

[5]Hu W Z, Wang B B, Wang X, et al. Effect of ethyl cellulose microencapsulated ammonium polyphosphate on flame retardancy, mechanical and thermal properties of flame retardant poly(butylene succinate) composites[J]. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2014, 117(1):27-38.

[6]Chen Y J, Zhan J, Zhang P, et al. Preparation of intumescent flame retardant poly(butylene succinate) using fumed silica as synergistic agent[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2010, 49(17):8200-8208.

[7]Wang X, Song L, Yang H Y, et al. Synergistic effect of graphene on antidripping and fire resistance of intumescent flame retardant poly(butylene succinate) composites[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2011, 50(9):5376-5383.

[8]Liu Y J, Mao L, Fan S H. Preparation and study of intumescent flame retardant poly(butylenes succinate) using MgAlZnFe-CO3layered double hydroxide as a synergistic agent[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2014, 131(17):8964-8973.

[9]Wang X, Hu Y, Song L, et al. Comparative study on the synergistic effect of POSS and graphene with melamine phosphate on the flame retardance of poly(butylene succinate)[J]. Thermochimica Acta, 2012, 543:156-164.

[10]Chang S Q, Xie T X, Yang G S. Effects of polystyrene-encapsulated magnesium hydroxide on rheological and flame-retarding properties of HIPS composites[J]. Polymer Degradation and Stability, 2006, 91(12):3266-3273.

[11]Chen X L, Wu H, Luo Z, et al. Synergistic effects of expandable graphite with magnesium hydroxide on the flame retardancy and thermal properties of polypropylene[J]. Polymer Engineer Science, 2007, 47(11):1756-1760.

[12]Shen H, Wang Y H, Mai K C. Effect of compatibilizers on thermal stability and mechanical properties of magnesium hydroxide filled polypropylene composites[J]. Thermochimica Acta, 2009, 483(1/2):36-40.

[13]Munehisa Y, Tadashi S. Multiple melting behavior of poly(butylene succinate). I. Thermal analysis of melt-crystallized samples[J]. Journal of Polymer Science: Polymer Physics, 2002, 40(21):2411-2420.

[14]Yoo E S, Im S S. Melting behavior of poly(butylene succinate) during heating scan by DSC[J]. Journal of Polymer Science: Polymer Physics, 1999, 37(13):1357-1366.

[15]Papageorgiou G Z, Papageorgiou D G, Chrissafis K, et al. Crystallization and melting behavior of poly(butylene succinate) nanocomposites containing silica-nanotubes and strontium hydroxyapatite nanorods[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2014, 53(2):678-692.

[16]Wang X H, Zhou J J, Li L. Multiple melting behavior of poly(butylene succinate)[J]. European Polymer Journal, 2007, 43(8):3163-3170.

【中文責編：譚春林 英文責編：李海航】

Properties of Poly(butylene succinate)/Magnesium Hydroxide Biodegradable Retardant Composites

Chen Shuanglu, Wang Yuhai*, Wu Xiaoman, Lu Chaoliang, Cai Yuqu, Ma Lijun, Yang Liting

(School of Chemistry and Environment, South China Normal University, Guangzhou 510006, China)

The poly(butylene succinate)/magnesium hydroxide (PBS/Mg(OH)2) biodegradable retardant composites were prepared by melt extrusion, and the melting flow index, thermal stability, flame retardant properties, crystallization and melting properties and mechanical properties were studied. The results indicated that MFR of PBS/Mg(OH)2composites was decreased with the increase of Mg(OH)2. Mg(OH)2retarded the decomposition of PBS during combustion, and improved the limited oxygen index values of the composites and exhibited excellent anti-dripping properties. Mg(OH)2increased the crystallization temperature and influenced the melting behavior of PBS due to its heterogeneous nucleation for PBS. When the contents of Mg(OH)2were less than 40%, the addition of Mg(OH)2improved the tensile strength, Young′s modulus, blend strength and blend modulus of PBS, but reduced the elongation at break and impact strength of PBS. However, when the contents of Mg(OH)2were more than 50%, PBS/Mg(OH)2composites displayed brittle fracture during tensile and blend process due to the poor interfacial interaction between PBS and Mg(OH)2, leading to lower tensile strength and blend strength.

poly(butylene succinate); magnesium hydroxide; flame retardant properties; crystallization and melting properties; mechanical properties

2014-12-30《華南師范大學學報(自然科學版)》網址：http://journal.scnu.edu.cn/n

廣東省教育部產學研結合項目(2012B091000141)；順德區(qū)科技計劃項目(2013CXY04)；廣東高校產學研結合示范基地及科技成果轉化重大項目(cgzhzd1007)

王玉海，講師，Email:wangyuhai211@aliyun.com.

O631.2

A

1000-5463(2015)05-0050-08