熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)是一種由低聚物二醇軟段與二異氰酸酯-擴(kuò)鏈劑硬段構(gòu)成的線性嵌段共聚物。TPU加熱后可以塑化，具有優(yōu)異的加工 性能;同時(shí)，TPU的強(qiáng)度、彈性以及耐磨性等性能優(yōu)異，已廣泛地應(yīng)用于汽車、涂料、國防、建筑材料、服裝、電線電纜等行業(yè)。普通 TPU 的極限氧指數(shù)(LOI)僅為19%左右。

磷系阻燃劑阻燃TPU

磷系阻燃劑在高溫下分解成磷酸或其酸酐，能促進(jìn)成炭，形成的炭層可以隔熱隔氧，為固相阻燃;磷系阻燃劑在燃燒期間產(chǎn)生PO· 自由基以捕獲燃燒自由基，中斷燃燒鏈反應(yīng)來提高材料的阻燃性，屬于氣相阻燃。常用的磷系阻燃劑有紅磷、聚磷酸銨(APP)、磷酸酯、次磷酸鹽以及磷氮化合物等。

氮系阻燃劑阻燃TPU

氮系阻燃劑阻燃的材料燃燒時(shí)會吸收大量的熱量并分解形成 NH3、N2 等不燃?xì)怏w，以此稀釋易燃?xì)怏w，屬于氣相阻燃。目前常用的氮系阻燃劑主要為三聚氰胺及其衍生物。

硅系阻燃劑阻燃TPU

硅系阻燃劑主要分為有機(jī)硅和無機(jī)硅兩類。常用的無機(jī)硅阻燃劑為 SiO₂、硅膠和層狀硅酸鹽等，其阻燃機(jī)理是無機(jī)硅化合物會在材料表面起到屏障作用，可以隔絕氧氣并提升成炭率;有機(jī)硅阻燃劑包括硅樹脂和硅橡膠等，防熔滴效果好，能夠分解形成致密的硅炭層。硅系阻燃劑常與其它阻燃劑協(xié)同阻燃。

納米無機(jī)阻燃劑阻燃TPU

納米無機(jī)阻燃劑種類多樣，主要為一些金屬氧化物、金屬氫氧化物以及納米層狀硅酸鹽如蒙脫土、水滑石和凹凸棒土等，其最大的特點(diǎn)是綠色無污染且毒性低。通過引入納米級顆粒狀、層狀或管狀的無機(jī)阻燃劑，可以提高材料熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能。納米級無機(jī)阻燃劑可以作為阻隔層有效地隔氧隔熱，屬于凝聚相阻燃。但是無機(jī)阻燃劑阻燃效率低，添加量大且容易損害材料力學(xué)性能，故常作為協(xié)效阻燃劑與其它阻燃劑復(fù)配使用。

膨脹型阻燃劑阻燃TPU

膨脹型阻燃劑(IFR)一般是由炭源、酸源和氣源構(gòu)成的一種復(fù)配阻燃劑。炭源在加熱時(shí)可以形成炭層，主要為高碳含量的多羥基化合物，例如季戊四醇(PER);酸源在材料燃燒過程下產(chǎn)生無機(jī)酸使得含碳多元醇脫水，一般為無機(jī)酸或燃燒中能原位生成酸的化合物，如聚磷酸銨等;氣源則可以在材料燃燒時(shí)受熱分解產(chǎn)生大量不燃?xì)怏w，從而稀釋氧氣濃度，多為含氮類化合物，如三聚氰胺等。常用的 IFR 一般由APP、PER、三聚氰胺等組成。IFR 具有阻燃效率較高、毒性低、抑煙等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣為關(guān)注。

目前，以生物基材料為炭源的 IFR 體系是膨脹型阻燃劑研究的熱點(diǎn)之一，木質(zhì)素、環(huán)糊精、淀粉和殼聚糖等都被用于IFR體系中。相較于普通的膨脹型阻燃劑，生物基膨脹型阻燃劑更加綠色環(huán)保。

結(jié)語

目前，阻燃TPU主要通過混合改性方法制備。用于TPU阻燃改性的無鹵阻燃劑種類也較多，磷系阻燃劑毒性低，但是價(jià)格較高;氮系和硅系阻燃劑無毒無污染，但是單組分使用時(shí)阻燃效率不高，多與其他阻燃劑復(fù)配使用;納米無機(jī)阻燃劑無毒且成本低，但阻燃效率不高;膨脹型阻燃劑是復(fù)配阻燃劑，阻燃效率較高，且生物基膨脹型阻燃劑對環(huán)境和人體無害。因此對膨脹型阻燃劑尤其是生物基膨脹型阻燃 劑的研究是目前TPU無鹵阻燃研究的主要趨勢。

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