通过磷基团和氢键作用实现的高强度、可回收且阻燃的聚氨酯弹性体

《ACS Applied Polymer Materials》：High-Strength, Recyclable, and Flame-Retardant Polyurethane Elastomers Enabled by Phosphorus Groups and Hydrogen Bonding

通过合成磷富集苯乙烯二醇（P-D）并与TPA制备PD–PU-3，显著提升了聚脲弹性体的热稳定性、机械性能（31.4 MPa tensile strength）和阻燃性（LOI 29.2%，UL-94 V-0），同时保持优异可回收性和加工性，拓宽了阻燃弹性体的应用场景。

　　

在易燃环境中使用的热塑性聚氨酯弹性体（TPUs）面临的一个持续挑战是兼顾高阻燃性和优异的机械性能。为了解决这个问题，研究人员设计并合成了一种富含磷的含苯二醇单体（P-D），该单体由9,10-二氢-9-氧-10-磷菲-10-氧化物（DOPO）和对苯二甲醛（TPA）制备而成。利用P-D的协同效应以及多个氢键的作用，成功制备出了一种高性能聚氨酯弹性体，命名为PD–PU-3。与基线聚氨酯（BPU）相比，含有P-D单体的PD–PU-3表现出显著提升的热稳定性。多个氢键的引入显著改善了其机械性能，其拉伸强度达到31.4 MPa，韧性达到282.08 MJ·m^–3。在阻燃性方面，PD–PU-3表现出优异的内在特性，极限氧指数（LOI）为29.2%，并成功通过了UL-94 V-0等级认证。此外，PD–PU-3还具备良好的可回收性和加工性能。本研究为制造具有优异实用性的高性能、天然阻燃的聚氨酯弹性体提供了一种策略。所开发的材料在防火涂料、航空航天部件以及建筑防火材料等领域具有广泛的应用潜力。