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热塑性聚氨酯(TPU)是目前世界上比较常用的塑料之一,它兼具了塑料的加工工艺性能与橡胶的物理机械性能,具有高弹性、高强度、高耐磨性、耐辐射性、耐油性、耐低温脆性并且硬度可在很大范围内可调等力学性能,在国民经济的许多领域有广泛的应用。但是TPU由于本身结构特殊,极容易燃烧,TPU燃烧时火焰剧烈并且伴有浓烈的黑烟,热释放量大,同时具有严重的熔滴滴淌现象,使其直接应用到工业具有很大的局限性,所以阻燃热塑性聚氨酯材料的研究一直是当今聚氨酯材料研究的热点。本论文主要将MgO、MnO、Fe2O3、Ni2O3、CuO、ZiO、Sb2O3、La2O3和Y203分别加入到三嗪系成炭发泡剂(CFA)与聚磷酸铵(APP)复配出的膨胀阻燃剂中,用于TPU体系的阻燃。从氧指数和垂直燃烧数据确定膨胀阻燃剂中APP与CFA的最佳比例为6：1时。但是单纯的IFR体系不能很好的解决TPU燃烧时熔滴的问题,添加40%的TPU-IFR体系垂直燃烧仅能通过UL-94的V-2级别,分别加入了以上九种金属氧化物进行协效后,发现在添加35份膨胀阻燃剂,其中金属氧化物占IFR总质量5%的时候,添加MgO、MnO2、Fe2O3、Ni2O3和CuO的TPU-IFR体系均可以通过垂直燃烧V-0级测试,材料的拉伸强度和断裂伸长率都有所提高。将TPU-IFR体系中IFR的含量降低到30%时,我们发现只有MgO依然能够通过垂直燃烧V-0级测试。进一步研究发现在30份的IFR中添加7%的MgO时,在通过垂直燃烧V-0的基础上,体系的氧指数最大,力学性能最好。继续降低IFR的添加量或者增加MgO的添加份数,TPU-IFR体系将不能通过垂直燃烧V-0级别。为了更好的研究金属氧化物对TPU-IFR体系的协效作用,本论文利用热重分析仪、锥形量热仪、扫描电镜等仪器分别对膨胀阻燃TPU材料的热降解行为、燃烧行为、炭残留的形貌等进行了全面的评价和研究。我们发现加入了膨胀阻燃剂的TPU体系HRR曲线、TSP曲线和CO释放速率曲线变的较为平缓,PHRR、PSPR、PCOP、THR和TSP有较大幅度的下降,材料的点燃时间(IT)也大大缩短。而加入不同金属氧化物的TPU-IFR的热降解和燃烧行为也发生变化,MgO在降低TPU-IFR体系的热释放上表现出了优良的性质,它进一步的降低并延迟了体系PHRR,减少了THR,并且在几种金属氧化物中最大程度的减少了PCOP。而CuO则表现出了优良的抑烟性质,大大降低了体系的PSRP及TSP,延后并降低了体系的PCOP。扫描电镜图片显示,加入35%IFR的TPU燃烧后的残炭表面变得规整而致密,材料表面只有略微的小洞,而加入了MgO和Ni203的TPU-IFR的炭层则像山脊一样致密、紧凑、无孔洞的残炭表面,其中又以添加MgO协效的炭层形态最好。