聚乳酸/MoS2/碳纳米管复合材料的增强热性能

传统石油基商品树脂在各种应用中的大量使用，导致其生态足迹不可避免地上升。为了抵消这种影响，人们开发了各种新型的环保可生物降解聚合物。聚乳酸具有生物可降解性、低温室气体排放和低产能等优点，目前已成为传统高分子材料的主要替代材料之一。

本研究利用金属氧化物（M_xO_y）纳米颗粒对少层二硫化钼（MoS₂）进行功能化处理，在化学气相沉积（CVD）过程中作为碳纳米管（CNT）生长的催化剂。所制备的MoS₂/MxOy/CNT功能化纳米材料用于聚乳酸（PLA）的阻燃应用。采用双螺杆挤出机对复合材料进行了挤出，并对复合材料的质量分数进行了研究。对所得复合材料进行了完整的形貌表征，并详细分析了所获得的复合材料相对于原始PLA和含有复合材料添加剂的PLA的防火性能。添加MoS₂/M_xO_y/CNT的样品在热解过程中的二氧化碳（CO）排放量比原始PLA减少了90%以上。微型燃烧量热测试显示，与原始聚乳酸相比，关键参数有所降低。采用 激光导热仪（LFA系列，Linseis）测量了样品的热导率。结果分析表明，复合材料样品的热导率比原始PLA提高了65%。这些结果证明，碳纳米管修饰的MoS₂等少层二维纳米材料可以有效地用作PLA的阻燃材料。

为了提高PLA的防火性能，采用双螺杆挤出共混法制备了少层MoS₂和MoS₂/M_xO_y/CNT纳米材料，并将其引入PLA复合材料中。热重分析显示，含有0.5 wt%的少层MoS2和2 wt%的MoS2/Co2O3/CNT样品的T_max值分别降低了40°C和65°C。由于添加了几层MoS₂，观察到形成了烧焦残渣层，在含有1wt%MoS₂的样品的燃烧过程中，CO排放减少了近70%。通过将MoS₂/Fe₂O₃/CNT引入PLA基体中，CO排放量降低了90%以上。MCC分析表明，MoS₂和MoS₂/Fe₂O₃/CNT复合材料性能好，而MoS₂/Co₂O₃/CNT和MoS₂/Ni₂O₃/CNT复合材料在PLA主燃烧前表现出强烈的二级效应，并且在0.5 wt%和1 wt%的FR下表现出阻挡层的不稳定性。所有复合材料的热导率都比原始PLA提高，当复合材料中添加2%的由于碳纳米管的存在，MoS₂/Fe₂O₃/CNT。综上所述，引入少层MoS₂和CNT功能化的MoS₂纳米材料在降低PLA的火灾危险性方面显示出良好的潜力，这将有助于理论研究和实际应用。