新型DOPO膦酰胺酸酯添加剂：阻燃软质聚氨酯泡沫效果优异

柔性聚氨酯（PU）泡沫广泛应用于各种消费品和商业产品，包括床上用品，家具，汽车内饰，地毯衬垫和包装，但它们非常容易着火，这限制了它们的应用。

瑞士联邦材料科学实验室EMPA工作者Sabyasachi Gaan合成制备了一种新型9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）基膦酰胺化物，并分别制备了两种单DOPO膦酰胺和一种双DOPO膦酰胺化物，并将它们分别用于聚醚基聚氨酯（PU）的加工制造。

图1 DOPO-膦酰胺化合物的制备

研究者采用如图1的流程有机合成DOPO膦酰胺化合物，随后采用共混的方式将多种不同类型的阻燃添加剂与PU进行共混，制备PU复合材料。首先对复合材料的热稳定性能进行评估。

为了评估DOPO膦酰胺酸酯的阻燃性能，研究者选用了常用于柔性PU泡沫的市售阻燃剂（TCPP，DOPO和Exolit OP 560），将市售阻燃剂的阻燃效果与DOPO的阻燃效果进行对比。通过多种配方PU泡沫的燃烧结果对比表明：相对于市售阻燃剂，DOPO-膦酰胺化物显示出优异的防火性能。少量DOPO-膦酰胺化物的添加即可较好的提升PU的热稳定性、残炭量及燃烧性能。热分析与燃烧测试分析表明DOPO-膦酰胺化物在凝聚相和气相均能发挥效果。

图2 N2氛围下DOPO磷酸酯化合物的热降解曲线

TGA测试分析表明，纯DOPO泡沫的初始分解温度较低，且分解后几乎没有炭残余物质产生。而无论何种改性剂的引入，改性DOPO的热稳定性能均有提升，与市售阻燃剂相比，该法制备的DOPO膦酰胺化物在阻燃效果方面没有太大差异。

将DOPO等与PU共混制备复合材料，热分析测试表明，纯PU降解可分为两个步骤，分别是200-300℃和300-400℃。第一阶段为分子的解聚或重排，随后发生二氨基甲苯与多元醇的反应；第二阶段为聚醚多元醇的分解。阻燃剂加入后，复合材料的初始分解温度、最大分解温度及残炭量均有提升，显示了复合材料较好的热稳定性。

图3 N2氛围下DOPO-PU复合材料的热降解曲线

随后，研究者通过CONE测试对PU及其复合材料的燃烧性能进行评估，结果表明，无论何种阻燃剂的引入，都可以使PU的热释放速率降低，HRR值从纯PU的330kW/m2降为280kW/m2左右，平均热释放速率也有降低，总热释放量较为接近，均为70MJ/m2左右，表明阻燃剂对燃烧性能的改善都有效果，且效果接近。

图4复合材料的热释放速率曲线

表1 复合材料的CONE测试结果数据表

整体来说，本文中，研究者制备了新型DOPO-膦酰胺化物，用于PU阻燃可达到与市场出售阻燃剂接近的效果， 且它们的阻燃机理在凝聚相和气相均有体现。