高阻燃TPU复合材料在高层建筑、汽车内饰、电线电缆等领域均有着广泛应用,随着这类领域的飞速发展,其对材料自身的阻燃性能和力学强度标准要求不断提高。目前,利用传统普通共混工艺通过添加阻燃剂填料的方式制备高阻燃复合材料仍是工业化生产主流,其在一定程度上提高了复合材料的阻燃性能,然而其提升程度并不十分理想,同时为了满足市场高阻燃标准要求,就必须添加大量的阻燃剂填料,这不仅会对最终复合材料制成品的力学强度造成严重损害,大量的阻燃剂填料负载还会导致一系列加工问题的出现,因此如何在满足复合材料高阻燃性能需求的同时又能大大提升其力学强度成为目前需要解决的难题。为解决此难题,本文利用新型加工工艺微纳层叠制备工艺来取代传统的普通共混工艺,通过不同种类填料的相互配合,最终制备出具有高强度高阻燃性能的TPU工程复合材料。主要研究内容如下:1、探究微纳层叠制备工艺的可行性:首先利用微纳层叠技术探究两种不同无卤阻燃剂可膨胀石墨(EG)和聚磷酸铵(APP)单独添加对整体TPU复合材料力学性能和阻燃性能的影响。结果表明,普通共混工艺下阻燃剂填料在TPU基体中易团聚、分散性较差,因此填料的添加虽有一定的阻燃性能提升,但其提升效果并不理想,此外在力学强度上大的阻燃剂填料团聚体会使得复合材料的力学强度受到大大削弱;而利用微纳层叠制备工艺可以大大促进阻燃剂填料的剥离和分散,这将大大促进复合材料在高温燃烧下碳化层的形成及其致密度的提升,从而显著提高复合材料的阻燃性能,同时阻燃剂填料较好的分散性与微纳层叠制备工艺产生的多层结构一起作用将大大提升复合材料的力学强度。2、通过阻燃剂填料复配探究复合材料的最佳阻燃性能:为进一步提升复合材料的阻燃性能,在上一步的研究基础上,利用微纳层叠技术探究可膨胀石墨(EG)与聚磷酸铵(APP)不同复配比例对复合材料的性能影响,并最终获得最佳阻燃性能的复配比。结果表明,在总阻燃剂填料15%含量不变的条件下,不同的复配比例均会对复合材料的阻燃性能有一定的进一步提升效果,利用微纳层叠工艺在EG与APP复配比为1:1时其阻燃性能提升程度最大,而力学强度变化不大。3、在最佳复配比下探究复合材料的最佳补强效果:在步骤二最佳阻燃性能的复配比配方基础上尝试添加纳米二氧化钛,探究其对复合材料阻燃性能和力学强度的影响情况。结果表明,纳米二氧化钛(Nano-Ti02)填料含量越高,其整体材料的阻燃性能越好,而力学强度则呈现先增大后降低的趋势,而与普通共混工艺相比,微纳层叠制备工艺下其阻燃性能和力学强度提升效果均更好。本研究成功制备出具有高强度高阻燃性能的TPU工程复合材料,为TPU阻燃复合材料拓宽了应用领域,同时为有填料负载的聚合物基复合材料的综合性能提升提供了新思路、新方法。