海藻酸是一种可降解天然高分子多糖,具有良好的生物相容性、抑菌性、吸湿性、透明性以及阻燃性,因此在工业上已形成大规模生产,用于开发高性能和高附加值的医用敷料、高档服装、消防服以及装饰用纺织品等。近年来,海洋生物质材料吸引了国内外研究学者的广泛关注。然而,海藻酸盐纤维和薄膜的机械性能较差,通常与增强填料共混以提高机械性能,但同时大大降低了材料的阻燃性和功能特性。因此如何在保证海藻酸盐材料阻燃性的同时,提高海藻酸盐材料的力学性能成为一个亟待解决的问题。稀土金属具有优异的光、磁、电等性能,且配位作用强,因此,在本课题组金属离子阻燃海藻纤维研究基础上,本论文利用稀土金属离子交联海藻酸盐,研究了稀土金属离子对海藻酸盐薄膜的燃烧性能、力学性能的影响,探索稀土金属离子催化海藻酸盐热裂解机理和阻燃机理。本文通过湿法与干法两种成膜工艺制备出了稀土金属(镧、铈、钇)海藻酸盐膜,利用热重分析仪(TG)、微型量热仪(MCC)对三种不同金属海藻酸盐的阻燃性、热稳定性以及裂解残渣等进行了表征。TG的测试结果表明,稀土金属的加入改变了海藻酸盐的热降解历程,减少了可燃气体的生成,促进成炭,从而使得海藻酸镧、海藻酸铈、海藻酸钇的最终残渣量高于海藻酸钠,残炭量增加并形成了致密的阻隔层,阻碍了空气的进入以及可燃气体的溢出。且随金属离子含量的增加,海藻酸镧与海藻酸铈的残渣量上升,海藻酸钇的残渣量则呈现先上升后下降趋势。同时,海藻酸镧、海藻酸铈与海藻酸钇的最大热释放速率分别为13.4 W/g、12 W/g、13.2 W/g明显低于海藻酸钠的44.2 W/g,这说明镧、铈、钇离子的阻燃性优于钠离子。且随着稀土金属离子浓度的升高,海藻酸盐的热释放速率降低。利用Py-GC-MS对膜的裂解气进行了分析,结果表明:在300℃下,三种稀土金属海藻酸盐的产物较少,主要为二氧化碳。而裂解温度到700℃时,裂解产物明显增多,除主要的二氧化碳外,还产生了一些醛酮类小分子物质。这说明稀土金属离子催化海藻酸盐裂解生成大量二氧化碳抑制更多可燃气体的产生进而生成更多残炭,以及催化生成一些小分子物质,减少热量的释放,从而达到气相与固相协同阻燃的效果。本文进一步对不同稀土金属海藻酸盐的力学性能进行表征,海藻酸镧、海藻酸铈、海藻酸钇膜的力学性能明显优于海藻酸钠膜,且随着凝固浴浓度的上升,海藻酸镧膜的拉伸强度呈先下降后上升的状态,在浓度为5%时达到最高57.9 MPa,而海藻酸铈膜和海藻酸钇膜的拉伸强度随着凝固浴浓度的增加而增加,均在浓度3%时达到最大71.1MPa、88.3 MPa,后随着凝固浴浓度的上升,膜的拉伸强度下降,膜的伸长率则与拉伸强度呈反比关系。稀土金属离子的加入,明显改善了海藻酸盐膜的力学性能,进而促进海藻酸盐材料在纺织、服装、消防、生物医疗、工程材料等更多方面的应用。