碳化钛/含镍杂化物对聚氨酯阻燃性能的影响研究

采用聚合反应和自组装技术,以碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))、硝酸镍、植酸、吡咯等作为原料,合成植酸镍修饰的聚吡咯包裹的Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米杂化阻燃剂(NiPM),并将其添加到热塑性聚氨酯弹性体(TPU)中制备了阻燃TPU的纳米复合材料即TPU/NiPM-2.0纳米复合材料,研究其对TPU阻燃和抑烟减毒性能的影响。结果表明:与纯TPU相比,TPU/NiPM-2.0纳米复合材料的热释放速率峰值、烟气生成速率峰值和总生烟量值分别下降了25.5%、24.7%和21.7%,CO和CO_(2)释放速率峰值分别降低了19.1%和16.36%;此外,TPU/NiPM-2.0纳米复合材料的炭渣呈现出最好的致密性和最高的石墨化程度。这些结果说明NiPM阻燃剂具有显著的阻燃和抑烟减毒作用:一方面,该镍基阻燃剂具有催化抑烟减毒作用,生成的含磷自由基(如PO·)进入气相捕捉H·和HO·,中断燃烧反应;另一方面,Ti_(3)C_(2)T_(x)的物理阻隔作用和部分氧化形成的二氧化钛的催化抑烟减毒作用进一步降低了热量传递和有毒烟气的产生。

一种新型MXene基热塑性聚氨酯的制备与阻燃性能分析

以植酸(PA)、吡咯、硝酸钴和碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x),MXene)为主要原料,利用界面调控技术合成一种含P和Co元素的新型MXene基阻燃剂(CoPM),并通过熔融共混的方法制备热塑性聚氨酯(TPU)纳米复合材料.锥形量热测试结果表明,引入4.0%(质量分数)的CoPM后,TPU/CoPM-4.0纳米复合材料的热释放速率峰值、烟释放速率峰值、一氧化碳产生速率峰值和二氧化碳产生速率峰值较纯TPU分别下降41.4%、15.1%、29.4%和39.6%.TPU/CoPM纳米复合材料优异的阻燃和抑烟减毒性能归因于:在凝聚相中,Ti_(3)C_(2)T_(x)发挥物理阻隔效应和催化成炭作用,隔绝聚合物材料与火焰区的热量、气体交换,且燃烧产物Co_(3)O_(4)和TiO_(2)具有催化抑烟减毒作用;在气相中,PA热解产生含磷自由基捕获剂,从而中断链式燃烧反应.