生物基精氨酸表面改性聚磷酸铵：环氧树脂高效膨胀型阻燃剂
Bio-based arginine surface-modified ammonium polyphosphate: an efficient intumescent flame retardant for epoxy resin
摘要整理
本研究首次采用生物基精氨酸（Arg）对聚磷酸铵（APP）进行表面改性，以增强其对阻燃环氧树脂（EP）的阻燃性能。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、1H核磁共振（1H-NMR）和扫描电子显微镜（SEM）表征了精氨酸改性APP（Arg-APP）的结构，结果表明精氨酸通过阳离子交换反应附着在APP表面。热重分析（TGA）证实精氨酸作为高效碳源，显著提高了Arg-APP的成炭能力。采用极限氧指数（LOI）、垂直燃烧测试（UL-94）和锥形量热仪测试（CCT）评估了EP/APP和EP/Arg-APP复合材料的阻燃性能。结果表明，在相同质量分数（15 wt%）下，Arg-APP相比原始APP具有更优的阻燃和抑烟性能，这归因于Arg-APP构成了完整的膨胀型阻燃剂（IFR）系统，促进了具有明显膨胀结构和更高炭化度的炭层形成。当Arg-APP质量分数达到25 wt%时，EP/Arg-APP复合材料的LOI值高达34.7%，UL-94测试达到V-0等级，相比纯EP，CCT中的峰值热释放速率和总烟气产生量分别降低83.5%和61.1%，表现出优异的阻燃性能。差示扫描量热法（DSC）和拉伸应变测试结果表明，在相同添加剂质量分数（15 wt%）下，EP/Arg-APP复合材料相比EP/APP复合材料表现出更高的玻璃转化温度和更好的拉伸应变性能，这是由于精氨酸壳层结构改善了APP与有机基体的相容性。该研究提供了一种便捷且环保的方法来改善APP的实际应用性能。