图1.微胶囊化过程图3.（a）PU复合材料的LOI和UL-94结果。（b）PU复合材料的SDR结果
柔性聚氨酯（PU）泡沫是一种聚合物材料，其包含具有含特征氨基甲酸酯基团的重复单元的链，其通常由异氰酸酯和多元醇制成。柔性聚氨酯泡沫的主要应用是在汽车和电子产品。但是柔性聚氨酯泡沫塑料也存在一些缺点，特别是它们的可燃性和在热降解和燃烧过程中排放的气体产物的毒性。
浙江理工大学的韩建教授课题组制备了新型磷酸铝（ALP）微胶囊，并将此阻燃剂添加到柔性PU泡沫中以获得阻燃柔性PU泡沫。此外，泡沫塑料的烟雾密度显著降低。研究人员将ALP分散在45％磷酸水溶液中，并使用磁力搅拌器在室温下搅拌均匀。然后将钼酸铵和硝酸加入悬浮液中，然后将pH调节至1.0。使混合物静置24小时，然后过滤得到的沉淀物，洗涤并干燥。 图 1 显示了微胶囊化过程。
对于ALP，热降解过程包括两个主要阶段。如图2（a）所示，第一分解温度为80-120℃，第一最大重量损失温度（T max1）在110℃，这种重量损失相当于消除吸附水。第二分解温度在210-240℃和第二最大重量损失温度（T max2）在260℃时，这种重量损失对应于ALP的分解。最后，残留物为87wt％。对于ALP微胶囊，有两个热分解步骤，与ALP相比，在第一个分解温度下没有发生明显变化。然而，ALP微胶囊的最大质量损失率明显高于ALP，其中这种差异可能归因于微胶囊的形成。此外，包含磷钼酸铵三水合物的胶囊材料暴露于外部环境，并且其具有较大的表面积，这增强了吸附水的消除。因此，ALP微胶囊的最大质量损失率高于ALP。ALP微胶囊的热稳定性的改善可能有利于它们在聚合物中的应用，因为填充剂和聚合物的混合通常使用熔融共混方法进行。
图2.（a）氮气气氛下ALP的TGA和DTG曲线。（b）氮气气氛下ALP微胶囊TGA和DTG曲线。（c）氮气气氛下PU复合材料的TG曲线。（d）氮气气氛下PU复合材料的DTG曲线。
图3（a）显示了PU复合材料的LOI和UL-94测试结果。纯PU是一种容易燃烧的聚合物材料，其LOI值仅为21.0％。PU/ALP复合材料的LOI值随着ALP含量的增加而增加。根据UL-94测试，纯PU，PU/5pphp ALP复合材料，PU/10pphp ALP复合材料和PU/15pphp ALP复合材料没有评级，其燃烧伴随着大量熔融滴落。PU /20pphp ALP和PU/25pphp ALP达到了V-0的等级，但存在滴落现象，由此表明对于具有ALP的PU的滴落没有改善。对于PU/ALP微胶囊复合材料，LOI值随着ALP微胶囊含量的增加而增加，而滴落现象则完全消除，达到V-0等级。显然，ALP微胶囊的加入将PU复合材料的UL-94等级从无等级提高到V-0等级，并且还减少了所需的阻燃剂量。
图3（b）显示了PU复合材料的SDR测试结果。纯PU容易产生黑色和有毒烟雾，其SDR值仅为29.0％。PU/ALP复合材料的SDR值随着ALP含量的增加而降低，对于PU/5 pphp ALP微胶囊复合材料，PU/10 pphp ALP微胶囊复合材料，PU/15pphp ALP微胶囊复合材料，测得的SDR值随着ALP微胶囊含量的增加而降低。
在这项研究中，作者合成了新型ALP微胶囊，并在柔性聚氨酯泡沫塑料中进行了测试。包括LOI，垂直燃烧，SDR和锥体量热测试的燃烧测试表明，通过引入ALP微胶囊，柔性PU泡沫的阻燃性得到显着改善。
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