含有聚磷酸酯和硅二醇的水性聚氨酯的阻燃性、抑烟性、疏水性和微相分离现象

《Journal of Applied Polymer Science》：Flame Retardance, Smoke Suppression, Hydrophobicity and Microphase Separation of Waterborne Polyurethane Containing Polyphosphate and Silicone Diol

水基聚氨酯（WSPPU）通过磷硅基二醇阻燃剂改性，显著提升阻燃性（LOI 28.5%，UL-94 V-0）、抑烟效率（SPR降低82.4%）及拉伸强度（25.56 MPa，增26.64%），其机理涉及磷硅结构碳层形成与表面疏水优化。

　　

摘要

本研究合成并表征了一种新型的水性聚氨酯材料（WSPPU），该材料具有良好的阻燃性能、抑烟效果、疏水性和强度提升作用，其阻燃剂采用基于磷和硅的二醇类物质。WSPPU的LOI值从19.1%提高到了28.5%，UL-94等级达到V-0。锥形量热仪测试结果显示，WSPPU的峰值热释放率（pHRR）和峰值烟雾生成率（pSPR）分别为348 kW/m2和0.03 m2/s，相较于纯WPU分别降低了57.9%和82.4%。在WSPPU的热分解过程中，会形成一层稳定且致密的碳层，其中含有P(O)?Si结构，这使得WSPPU具有更优异的隔热和抑烟性能。由于硅基团迁移到表面形成了疏水层，该材料的接触角达到了98.5°（通过XPS分析验证）。动态机械分析（DMA）表明，聚磷酸酯基团与硅基团的共存能够调节聚氨酯的微相分离程度，从而使WSPPU的拉伸强度提升至25.56 MPa，相比纯WPU提高了26.64%。这种水性聚氨酯材料综合性能优异，在工业领域具有广泛的应用潜力。

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。