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聚氨酯硬泡(RPUF)是一种综合性能优良的隔热保温材料,但其易燃和有毒烟气释放特性却带来了极大的火灾隐患。其多孔泡沫结构使得传统的无卤阻燃方式难以实现高效阻燃,同时也会对其优异的固有性能产生不利影响。因此,本文基于RPUF的防火要求,设计制备多种阻燃涂层用于增强RPUF的阻燃性能,意在构建高效阻燃、抑烟减毒、绿色环保且综合性能优异的涂层阻燃RPUF(Coated RPUF)体系。研究阻燃涂层的组成、结构等与Coated RPUF的性能之间的内在关系,优化阻燃涂层设计,揭示其性能改善机理。主要研究工作如下:(1)从膨胀型阻燃(IFR)体系出发,合成一种无卤磷氮系光固化阻燃单体并制备了IFR涂层,将其涂敷于RPUF表面得到了Coated RPUF复合材料。综合燃烧试验表明25μm厚度的IFR涂层Coated RPUF具有高效的阻燃性,表现出快速的自熄行为。研究发现IFR涂层成炭能力高,燃烧时能够在RPUF表面快速形成致密的膨胀炭层,该膨胀炭层具有较强的抗热氧化能力,能够起到较好的隔热隔氧作用。此外,相比于纯RPUF,Coated RPUF的压缩性能有所提升,保温性能得以保持。(2)考虑到IFR涂层燃烧时会释放大量的热和有毒烟气的“负效应”,引入了功能化MXene二维纳米材料,通过共交联制备了纳米复合IFR涂层(IFR/MXene)。当MXene添加量为1.0%时,Coated RPUF的自熄时间变短,同时热释放和烟气产量显著下降。研究发现燃烧过程中MXene在表面堆积形成堵塞网络,对膨胀炭层起到增强作用,同时也发挥了MXene的“阻隔效应”和“催化抑烟”作用,有效地降低了IFR涂层的“负效应”,表现出更好的阻燃和抑烟性能。(3)基于绿色环保设计理念以及IFR涂层极易被点燃的问题,我们提出了MXene纳米复合水凝胶涂层阻燃RPUF。引入聚丙烯酰胺(PAAm)和聚多巴胺(PDA)制备了PAAm-MXene-PDA水凝胶涂层,研究发现Coated RPUF的点燃时间从5 s提升至30s,这将极大延缓了Coated RPUF的火焰蔓延。水凝胶涂层能够通过水蒸发有效地吸收热量,同时PDA表现出较好的自由基清除能力和成炭性能,多重的阻燃机制使得Coated RPUF表现出优异的阻燃和抑烟性能。此外,复合水凝胶涂层优异的力学性能和粘附性能使得Coated RPUF更好地抵抗外力损伤。