[0019] 为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0020] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0021] 本发明一实施例的用于聚乳酸的阻燃剂的制备方法，包括以下步骤S1～S2：
[0022] S1、提供改性木质素，改性木质素的制备方法包括以下步骤：将木质素、乳酸和生物质炭磺酸混合并挤出成型，得到改性木质素。
[0023] S2、将第一反应物与磷酸和改性木质素混合，升温至90～110℃反应至产生气泡，再于220～240℃反应1～3小时，得到用于聚乳酸的阻燃剂，第一反应物为尿素和/或三聚氰胺。
[0024] 本实施例通过乳酸在生物质炭磺酸的催化作用下对木质素进行改性得到改性木质素，然后使改性木质素与磷酸及尿素或三聚氰胺反应，生成用于聚乳酸的阻燃剂，其具体反应原理如图1～2所示。由于该用于聚乳酸的阻燃剂中含有与聚乳酸分子相似的结构，因此与聚乳酸之间的相容性非常好，而含有成炭性非常好的木质素结构则使得其阻燃效果更佳，在赋予聚乳酸阻燃性能的同时，还不会影响聚乳酸的机械强度。同时，该用于聚乳酸的阻燃剂中含有大量苯环结构，在赋予聚乳酸阻燃性能的同时，也能提高聚乳酸的机械强度和耐热性，达到成核剂的功能。此外，该用于聚乳酸的阻燃剂的主要原料木质素，属于造纸工业废弃物，将其回收用于制备用于聚乳酸的阻燃剂，大幅降低了阻燃剂的成本，也节省了额外添加成核剂的成本。
[0025] 在一个具体示例中，乳酸的质量为木质素的质量的15％～35％，生物质炭磺酸的质量为木质素的质量的0.2％～0.8％。具体地，木质素为酸木质素，由于碱木质素没有经过磺化，含有较多的盐等杂质，后续制备阻燃剂难以成型。
[0026] 在一个具体示例中，第一反应物与磷酸和改性木质素的质量比为1:(0.8～1.2):(0.2～1)。优选地，第一反应物与磷酸和改性木质素的质量比为1:(0.9～1.1):(0.5～
0.8)。
[0027] 在一个具体示例中，木质素、乳酸和生物质炭磺酸混合后通过双螺杆挤出机挤出成型，挤出温度从加料段至机头依次为80～90℃、90～100℃、100～110℃、110～120℃、110～120℃、110～120℃、110～120℃，螺杆转速为5rpm～25rpm。
[0028] 在一个具体示例中，升温时的升温速率为15～25℃/min。
[0029] 本发明一实施例的阻燃聚乳酸材料，主要由以下原料制备得到：聚乳酸和上述用于聚乳酸的阻燃剂。
[0030] 在一个具体示例中，聚乳酸和上述用于聚乳酸的阻燃剂的质量比为1:(0.1～0.3)。
[0031] 本发明一实施例的阻燃聚乳酸材料的制备方法，包括以下步骤：将聚乳酸和用于聚乳酸的阻燃剂混合并挤出成型，得到阻燃聚乳酸材料。
[0032] 可选地，聚乳酸和用于聚乳酸的阻燃剂混合后通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒，挤出时机一区温度为100～120℃、二区温度为130～150℃、三区温度为140～160℃、四区温度为150～170℃、五区温度为170～180℃、六区温度为170～180℃，机头温度为165～175℃。
[0033] 以下为具体实施例。
[0034] 实施例1
[0035] 将100质量份的酸木质素、25质量份的乳酸和0.5质量份的生物质炭磺酸在高混机中混合均匀，得到前驱体。将前驱体经双螺杆挤出机反应挤出，得到改性木质素，挤出温度从加料段至机头依次为85℃、95℃、105℃、115℃、115℃、115℃、115℃，螺杆转速15rpm。
[0036] 将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物。将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚乳酸的阻燃剂。
[0037] 将100质量份聚乳酸与20质量份用于聚乳酸的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚乳酸材料，挤出时机一区温度为110℃、二区温度为140℃、三区温度为150℃、四区温度为160℃、五区温度为175℃、六区温度为175℃，机头温度为170℃。
[0038] 实施例2
[0039] 将100质量份的酸木质素、25质量份的乳酸和0.5质量份的生物质炭磺酸在高混机中混合均匀，得到前驱体。将前驱体经双螺杆挤出机反应挤出，得到改性木质素，挤出温度从加料段至机头依次为85℃、95℃、105℃、115℃、115℃、115℃、115℃，螺杆转速15rpm。
[0040] 将10质量份的三聚氰胺、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至110℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物。将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应3小时，得到用于聚乳酸的阻燃剂。
[0041] 将100质量份聚乳酸与20质量份用于聚乳酸的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚乳酸材料，挤出时机一区温度为110℃、二区温度为140℃、三区温度为150℃、四区温度为160℃、五区温度为175℃、六区温度为175℃，机头温度为170℃。
[0042] 实施例3
[0043] 将100质量份的酸木质素、10质量份的乳酸和0.1质量份的生物质炭磺酸在高混机中混合均匀，得到前驱体。将前驱体经双螺杆挤出机反应挤出，得到改性木质素，挤出温度从加料段至机头依次为85℃、95℃、105℃、115℃、115℃、115℃、115℃，螺杆转速15rpm。
[0044] 将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至90℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物。将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应1小时，得到用于聚乳酸的阻燃剂。
[0045] 将100质量份聚乳酸与20质量份用于聚乳酸的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚乳酸材料，挤出时机一区温度为110℃、二区温度为140℃、三区温度为150℃、四区温度为160℃、五区温度为175℃、六区温度为175℃，机头温度为170℃。
[0046] 实施例4
[0047] 将100质量份的酸木质素、40质量份的乳酸和1质量份的生物质炭磺酸在高混机中混合均匀，得到前驱体。将前驱体经双螺杆挤出机反应挤出，得到改性木质素，挤出温度从加料段至机头依次为85℃、95℃、105℃、115℃、115℃、115℃、115℃，螺杆转速15rpm。
[0048] 将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物。将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚乳酸的阻燃剂。
[0049] 将100质量份聚乳酸与20质量份用于聚乳酸的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚乳酸材料，挤出时机一区温度为110℃、二区温度为140℃、三区温度为150℃、四区温度为160℃、五区温度为175℃、六区温度为175℃，机头温度为170℃。
[0050] 实施例5
[0051] 将100质量份的酸木质素、25质量份的乳酸和0.5质量份的生物质炭磺酸在高混机中混合均匀，得到前驱体。将前驱体经双螺杆挤出机反应挤出，得到改性木质素，挤出温度从加料段至机头依次为85℃、95℃、105℃、115℃、115℃、115℃、115℃，螺杆转速15rpm。
[0052] 将10质量份的尿素、5质量份的磷酸和1质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚乳酸的阻燃剂。
[0053] 将100质量份聚乳酸与20质量份用于聚乳酸的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚乳酸材料，挤出时机一区温度为120℃、二区温度为150℃、三区温度为160℃、四区温度为170℃、五区温度为180℃、六区温度为180℃，机头温度为175℃。
[0054] 实施例6
[0055] 将100质量份的酸木质素、25质量份的乳酸和0.5质量份的生物质炭磺酸在高混机中混合均匀，得到前驱体。将前驱体经双螺杆挤出机反应挤出，得到改性木质素，挤出温度从加料段至机头依次为85℃、95℃、105℃、115℃、115℃、115℃、115℃，螺杆转速15rpm。
[0056] 将10质量份的尿素、14质量份的磷酸和12质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚乳酸的阻燃剂。
[0057] 将100质量份聚乳酸与20质量份用于聚乳酸的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚乳酸材料，挤出时机一区温度为100℃、二区温度为130℃、三区温度为140℃、四区温度为150℃、五区温度为170℃、六区温度为170℃，机头温度为165℃。
[0058] 实施例7
[0059] 将100质量份的酸木质素、25质量份的乳酸和0.5质量份的生物质炭磺酸在高混机中混合均匀，得到前驱体。将前驱体经双螺杆挤出机反应挤出，得到改性木质素，挤出温度从加料段至机头依次为85℃、95℃、105℃、115℃、115℃、115℃、115℃，螺杆转速15rpm。
[0060] 将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物。将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到用于聚乳酸的阻燃剂。
[0061] 将100质量份聚乳酸与40质量份用于聚乳酸的阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到阻燃聚乳酸材料，挤出时机一区温度为110℃、二区温度为140℃、三区温度为150℃、四区温度为160℃、五区温度为175℃、六区温度为175℃，机头温度为170℃。
[0062] 对比例1
[0063] 将10质量份的尿素、10质量份的磷酸和6质量份的酸木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到阻燃剂。
[0064] 将100质量份聚乳酸与20质量份阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到聚乳酸材料，挤出时机一区温度为110℃、二区温度为140℃、三区温度为150℃、四区温度为160℃、五区温度为175℃、六区温度为175℃，机头温度为170℃。
[0065] 对比例2
[0066] 将100质量份聚乳酸、10质量份阻燃剂聚磷酸铵和10质量份成核剂蒙脱土在高混机中充分混合，再经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到聚乳酸材料，挤出时机一区温度为110℃、二区温度为140℃、三区温度为150℃、四区温度为160℃、五区温度为175℃、六区温度为175℃，机头温度为170℃。
[0067] 对比例3
[0068] 将100质量份的酸木质素、25质量份的乳酸和0.5质量份的生物质炭磺酸在高混机中混合均匀，得到前驱体。将前驱体经双螺杆挤出机反应挤出，得到改性木质素，挤出温度从加料段至机头依次为85℃、95℃、105℃、115℃、115℃、115℃、115℃，螺杆转速15rpm。
[0069] 将10质量份的乙二胺、10质量份的磷酸和6质量份的改性木质素加入到反应器中，搅拌的同时按20℃/min的升温速率升温至100℃，然后继续搅拌直至反应体系中产生大量气泡，得到预聚物，将预聚物倒入瓷质容器中，置于230℃的恒温炉内继续反应2小时，得到阻燃剂。
[0070] 将100质量份聚乳酸与20质量份阻燃剂在高混机中充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到聚乳酸材料，挤出时机一区温度为110℃、二区温度为140℃、三区温度为150℃、四区温度为160℃、五区温度为175℃、六区温度为175℃，机头温度为170℃。
[0071] 对各实施例和对比例所制得的聚乳酸材料进行拉伸强度(GB/T 1040‑2006标准)、熔融温度及氧指数(GB/T2406‑93标准)测试，结果如表1所示。从表1可知，本申请实施例的阻燃聚乳酸材料与对比例的聚乳酸材料相比，不仅具有优异的阻燃性和耐热性，而且具有更好的机械强度。
[0072] 表1
[0073]
[0074]
[0075] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0076] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
