聚乳酸（PLA）是一種生物基的生物可降解聚酯，因其優異的力學性能正被越來越多地應用于醫學和工業領域。在日本PLA的應用已被擴展至電子領域。在某些應用中要求PLA材料具有阻燃性。眾所周知，膨脹型阻燃劑在某些聚合物中具有高效的阻燃性，而且由于其在燃燒時的低煙低毒性而被作為無鹵添加劑廣泛應用。

在本研究中，我們希望能進一步研究PLA和傳統膨脹型阻燃劑阻燃PLA體系的力學性能、熱降解行為和煙霧的毒性。共混首先在TE-20雙螺桿擠出機（反向旋轉）中進行，加工溫度和螺桿轉速分別為180 °C和40 rpm。然后再模塑成不同形狀以供各種表征使用。PLA材料的阻燃性能隨著IFR含量的增加而提高，不過力學性能卻受到了負面影響。當IFR含量為30%時，體系的氧指數達40.2%而且能通過UL-94 V-2級，但是拉伸強度卻從60.8MPa下降到11.6MPa。掃描電鏡圖片顯示PLA和IFR之間相容性很差。錐形量熱測試能提供更多關于PLA材料燃燒行為的信息。阻燃PLA體系的熱釋放速率（HRR）和重量損失速率 (MLR) 較純PLA要低。但是當添加30%的IFR之后體系的比消光面積(SEA）增加了超過40倍。同時一氧化碳的釋放量從0.027 kg/kg增加到了0.144 kg/kg。這些數據表明阻燃PLA體系的煙霧毒性遠比純PLA要高。阻燃PLA體系的可回收性取決于其熱行為。為了更深入地了解阻燃PLA體系的熱降解行為，我們采用了熱重-質譜聯用 (TG-MS)進行表征。將10±0.2 mg的各樣品在氮氣氛圍下以10°C/min的加熱速率從30 °C加熱到700 °C。

IFR的熱穩定性在分解初期比純PLA要低。相反，IFR的碳層在高溫下卻要更為穩定，其在600 °C下有38wt%的殘炭量。阻燃PLA體系的殘炭量在高溫下隨著IFR含量的提高而提高。其中PLA-3 (30% IFR)生成了18 wt%的殘炭（理論計算值為12 wt%殘炭量）。PLA的熱降解機理很復雜。有包括

m/z=28 (CO)m/z=17

18 (H2O)m/z=15

(CH3)m/z=444342

(CH3CHO)m/z=5556

(CH3CHCO)m/z=72

(CH3CH(O)CO)的一系列分子被探測到。其中CH3CHO和CH3CHCO是主要的可燃小分子。CH3CH(O)CO是環齊聚物的組成部分，其對于PLA的回收相當重要。IFR的添加極大地改變了PLA的熱降解行為。在PLA-3的TG-MS曲線中被發現的粒子要少得多m/z=15 (CH3)m/z=55，56 (CH3CHCO) 和m/z=72 (CH3CH(O)CO)等分子均沒有被探測到。與PLA-0相比，m/z=44，43，42粒子流的濃度要低一些，不過m/z=18的濃度要高一些。在季戊四醇中降解產生的粒子m/z=41 (CCHO)在阻燃PLA的熱降解中被探測到，該粒子同樣在IFR的TG-MS曲線中被探測到。在對比m/z=28離子流的濃度之后，我們的結論是阻燃PLA產生的一氧化碳要比純PLA多。而在分析純PLA、IFR以及阻燃PLA在熱降解過程中分別產生氣體的改變，我們認為IFR形成的膨脹碳層不僅可以阻止阻燃PLA內部的進一步分解，而且對氣體產生也有影響。可燃小分子和環齊聚物的產生均被有效抑制。