聚合物材料因其密度小、耐腐蚀性、加工工艺简单、无毒、卓越的力学性能等,而被广泛地应用于住宅、化工、电子、电力工业和交通运输设备等人们生活和生产的通用材料。但易燃性的聚合物材料无疑是增加了火灾的危险性,例如,燃烧过程中会产生大量的CO、NO2、SO2等有毒烟气会严重威胁着人类生命安全,同时也会造成严重的财产损失。此外,聚合物材料在燃烧过程中易发生熔滴,导致火焰扩散。聚脲弹性体涂料被认为是用于战略应用(特别是减震和防弹保护)的聚合物材料。鉴于其优异的减震性能和弹道防护性能,由聚醚胺和异氰酸酯的快速逐步聚合反应合成的聚脲在国防军工项目(例如坦克底盘、防弹头盔、防护装甲)、混凝土涂料、管道防腐、储罐衬里和建筑物防水中得到了广泛应用。本论文在综述阻燃聚脲复合材料研究的基础上,针对聚脲材料的阻燃、热解与燃烧特性做了如下研究:合HPPU阻燃剂对PUA燃烧热解的影响、HAP对PUA阻燃和力学性能的影响,SiO2/PUA复合涂层对木材阻燃和防火的影响。通过对材料进行各种物性和化学结构的表征,得到了材料的化学结构、表面形貌、热稳定性和阻燃性。然后,通过锥形量热仪和火焰燃烧实验,对阻燃机理进行探索,具体工作如下:1.以THPO和TDI为原料,在室温下进行缩聚反应,合成了一种HPPU阻燃剂。利用NMR和FT-IR对HPPU的化学结构进行了表征。通过TGA对HPPU和聚磷酸铵(APP)的热稳定进行了研究,并且对其复配的PUA复合材料从初始降解温度,和成炭量对其阻燃效果进行了分析。此外,还利用实时红外(RT-FTIR)对PUA复合材料在不同温度下,凝聚相热解物质的变化进行了分析。2.无机纳米材料增强PUA,采用原位聚合技术,将聚碳二苯甲烷二异氰酸酯(MDI-100L)与聚四甲氧基二氨基苯甲酸酯(PTMO,P1000)共价连接,制备了羟基磷灰石(HAP)/PUA纳米复合材料。通过观察纳米复合材料的分散性和界面作用,研究了纳米复合材料的性能增强。力学性能方面,拉伸试验结果表明,添加0.2 wt%HAP纳米棒的PUA/HAP纳米复合材料的抗拉强度提高了52.4%。SEM、EDSM、ATR-FTIR和XRD测试结果表明,HAP的分散以及HAP纳米棒与PUA之间氢键相互作用力是PUA复合材料在外部动态载荷下,刚度减弱的重要因素。此外,HAP纳米棒的加入可以有效地抑制了 PUA的自硬现象,并且随着HAP含量的增加而降低。3.木制材料是现代家居中经常使用的材料,尤其是靠近明火的厨房家具,其表层的防火能力,决定着房屋的安全。传统无机涂料工艺复杂,成本高。同样,有机绝缘涂层也因其结构完整性和耐火性差而受到限制。在此,我们开发了一种具有隔热和优异防火性能的无机/有机复合涂料。异氰酸酯和硅酸钠通过聚合形成最终的Si-O-Si网络结构。LOI测试的结果显示该涂层具有非常卓越的防火性能。根据锥形量热仪测试的结果显示:5 min内的总热释放量小于8 MJ·m-2,表明了涂层使得木材赋予了极佳的防火性。通过丁烷火焰燃烧30 min后,涂膜的木材仍保持其结构完整性,未暴露火焰的一侧仅180℃。作为一种快速喷涂成型涂料,它在防火材料领域从实用性和隔热性两方面都显示出巨大的潜力。