碳化钛/含镍杂化物对聚氨酯阻燃性能的影响研究

摘要

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。