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当下,全国各级政府十分重视建筑节能,加大建筑保温领域研发。聚氨酯硬泡（RPUF）是一种常见的建筑外墙保温材料,具有导热系数低、质量轻和机械性能好等优点。但是,RPUF自身易燃,在短时间内会释放出大量的热能,并产生CO、NOX和HCN等有毒气体。由聚氨酯材料引发的火灾不胜枚举,造成了巨大人员伤亡与经济损失,因此,提高聚氨酯材料阻燃性能,降低其火灾风险是十分必要的。本文以聚磷酸铵为阻燃剂,磷钼酸或离子液体为协效剂,将其添加到聚氨酯中,并研究阻燃聚氨酯的燃烧性能和热稳定性,探究阻燃剂和协效剂对聚氨酯热分解行为、阻燃性能、微观形态、力学性能等方面的影响规律,探索其阻燃机理。同时,为满足资源可持续发展的需求,本文使用淀粉合成可降解生物质阻燃剂,并取代部分多元醇用于制备阻燃聚氨酯硬泡,通过燃烧与热性能测试探究其对聚氨酯硬泡的阻燃机理。为了进一步研究阻燃剂在降低材料火灾风险中的作用,基于热重分析测试仪（TG）、锥形量热仪（CONE）等实验数据在火灾模拟软件（Pyro Sim）中定义新的材料,模拟阻燃聚氨酯的实际应用场景,分析其火势蔓延趋势及温度变化情况。具体内容如下:（1）通过一步法制备磷钼酸（PMA）协同聚磷酸铵（APP）阻燃聚氨酯硬泡,通过垂直燃烧测试仪（UL-94）、锥形量热仪测试、热重分析仪以及热重-红外（TG-IR）对材料的阻燃性能、热稳定性能以及阻燃机理方面进行分析。实验结果表明,15wt%APP添加到聚氨酯（PU/15APP）能使体系通过UL-94 V-1,而添加12wt%APP和3wt%PMA（PU/12APP/3PMA）能通过V-0级别测试;在空气氛围下,800℃时PU/12APP/3PMA的残炭量相比PU/15APP的提高了69.16%;TG-IR分析结果可知,PMA的存在使CO2、C-H、-C-O、苯等分解产物的生成量降低,同时也使得体系释放出更多的水分子,降低体系周围热量。PMA的加入使阻燃聚氨酯形成更加稳定炭层,降低火灾危险性。（2）将15wt%的聚磷酸铵和离子液体（1-丁基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐,简称B4F）添加到聚氨酯硬泡中,通过UL-94、LOI、CONE和TG等测试评价材料的阻燃性能和热稳定性能,同时对材料燃烧后的炭层进行扫描电镜（SEM）、拉曼（Raman）和X射线光电子能谱测试（XPS）等测试探究阻燃机理。实验结果表明:1wt%B4F添加到阻燃聚氨酯（RPUF/14APP/1B4F）中,能使阻燃聚氨酯的垂直燃烧测试从V-1级别提升到V-0级别,同时可使燃烧后炭层中无定型碳与石墨碳之比（ID/IG）从2.68降到1.38,这表明B4F能提高材料石墨化程度;XPS结果可知,RPUF/15APP残炭中C/O比值为1.84,RPUF/14APP/1B4F体系的炭层中C/O元素含量之比高达3.03,这说明B4F能够增强阻燃材料的抗氧化性。在空气氛围下,800℃时RPUF/14APP/1B4F的成炭量为21.24%,相比于RPUF/15APP的成炭量提高了71.01%,B4F与APP相互作用能在聚氨酯中形成更加稳定的炭层结构。综合各项测试结果可知,APP与B4F在阻燃聚氨酯中能够起到很好的协同促进成炭作用;（3）使用淀粉、磷酸和尿素成功合成氨基淀粉磷酸酯,并使用红外光谱测试（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射仪（XRD）对氨基淀粉磷酸酯进行表征,同时将其添加到聚氨酯中制备阻燃聚氨酯硬泡,通过UL-94、LOI、CONE和TG等测试评价材料的阻燃性能和热稳定性能,对CONE燃烧后的炭层进行Raman和XPS测试分析,探究生物质阻燃剂在凝聚相方面的阻燃机理,TG-IR测试探究热解过程气相产物对聚氨酯的阻燃作用。实验结果表明:添加15wt%生物质阻燃剂（PU-15）能够使体系的UL-94测试通过V-0级别,LOI达到22.8%;CONE测试结果显示添加氨基淀粉磷酸酯能够降低材料的p HRR、THR、TSR和CO2释放量,PU-15的p HRR与PU相比下降了36.54%,PU-15的THR为27.87MJ/m~2。同时氨基淀粉磷酸酯还可以降低体系燃烧时各种可燃小分子的生成量,形成更多保护炭层;Raman测试可知,PU-15的ID/IG低于PU的,说明阻燃剂能够增加炭层的稳定性。综合各项测试结果,淀粉磷酸酯是聚氨酯硬泡优良的阻燃剂;（4）根据TG和CONE测试结果,在Pyro Sim中定义一种新材料,模拟实际应用场景下聚氨酯硬泡燃烧时火蔓延趋势以及温度变化情况等。模拟选择具有代表性的PU和PU/15APP铺满标准房间,火源功率为1000W,模拟火灾发生800s内,房间中火源蔓延趋势和温度、CO气体变化情况。从模拟结果可知,在158.2s时,PU门口材料开始出现燃尽消失现象,PU/15APP相比PU推迟了107s;无论是顶棚热电偶还是门口热电偶,PU/15APP的温度都是低于PU的,且燃烧时间延迟,这增加了救援逃亡时间。本文为降低聚氨酯硬泡燃烧时的火灾危险性,添加阻燃剂和协效剂以及合成生物质阻燃剂制备阻燃聚氨酯,并对其进行相关性能测试。同时使用Pyro Sim软件对聚氨酯实际燃烧场景进行模拟。实验数据和模拟结果共同分析可知阻燃剂能够显著降低聚氨酯的火灾危险性,为研究阻燃剂在聚氨酯实际火灾场景中的应用提供可靠依据。图[62]表[33]参[109]