【摘 要】
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硬质聚氨酯泡沫（RPUF）是一种综合性能优异的保温材料。然而,由于其多孔结构以及化学成分的特性,RPUF高度易燃且燃烧过程中会释放大量的烟颗粒和有毒气体,严重危害人民的生命和财产安全。针对传统阻燃策略很难在提升RPUF防火性能的同时兼顾其固有力学性能,以及常见的有机磷-氮系反应型阻燃剂合成过程复杂、低效、不环保等问题,本论文提出了基于本质阻燃和表面涂层阻燃的“混合式”阻燃策略。首先采用简便、高效、
【基金项目】
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广东省自然科学基金（2019A1515011044）; 广州市科技计划项目（201806010113）
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硬质聚氨酯泡沫（RPUF）是一种综合性能优异的保温材料。然而,由于其多孔结构以及化学成分的特性,RPUF高度易燃且燃烧过程中会释放大量的烟颗粒和有毒气体,严重危害人民的生命和财产安全。针对传统阻燃策略很难在提升RPUF防火性能的同时兼顾其固有力学性能,以及常见的有机磷-氮系反应型阻燃剂合成过程复杂、低效、不环保等问题,本论文提出了基于本质阻燃和表面涂层阻燃的“混合式”阻燃策略。首先采用简便、高效、环保的“一锅式”方法制备含磷氮反应阻燃单体α-APP,以化学反应的方式制备α-APP/RPUF复合材料作为本质阻燃基体;其后用MXene-PDMS作为纳米复合阻燃涂层构建MXene-PDMS@α-APP/RPUF复合体系。该策略在提升RPUF阻燃性能的同时很好的兼顾了其固有力学性能,该工作为解决RPUF的阻燃问题提供了一种新的思路和方法。本论文主要研究工作如下:（1）首先,本论文采用与MAX前驱体相对照试验的方法,通过XRD、热氧化行为、CCT、SEM等测试手段全面深入的揭示了MXene的阻燃机理,本部分工作从物理结构和化学成分两个方面完善了MXene的阻燃机理。（2）然后,采用高效简便环保的“一锅式”方法制备了含磷氮反应阻燃单体α-APP,将其引入到RPUF中获得α-APP/RPUF复合材料。通过UL-94、CCT等测试发现了α-APP会赋予RPUF快速自熄的功能,通过点火测试、炭层、拉曼等测试分析揭示了α-APP的阻燃机理:α-APP气相阻燃作用抑制燃烧链式反应的传播;α-APP的磷-氮协同作用促进RPUF快速成炭,表面的炭层隔绝热量和火焰向里传播从而保护内部基体。（3）最后,选择具有快速自熄功能的α-APP/RPUF作为“混合式”阻燃策略的本质阻燃基体,然后构建MXene-PDMS纳米复合阻燃涂层,将MXene-PDMS涂层涂敷于α-APP/RPUF复合基体表面形成MXene-PDMS@α-APP/RPUF复合体系。研究了不同的涂层厚度对复合体系结构,阻燃、力学、保温以及表面疏水性能的影响,当涂层厚度为1.5mm时,复合体系达到UL-94 V0阻燃等级,主要归功于MXene-PDMS涂层优异的隔热作用以及内部α-APP/RPUF基体快速自熄的作用。“混合式”阻燃策略在改善RPUF阻燃性能的同时也兼顾了其固有的力学和保温性能,同时赋予基体表面疏水的性能。
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