经过MXene封装改性的P-N杂化材料显著提升了刚性聚氨酯泡沫的防火性能

《Polymer Degradation and Stability》：P-N hybrids modified with MXene encapsulation significantly improve fire safety properties of rigid polyurethane foams

硬质聚氨酯泡沫（RPUF）通过MXene封装P-N杂化体系（APP与胍唑啉）制备新型阻燃剂MDAPP，显著降低总热释放（40.98%）、总烟释放（63.16%）和一氧化碳生成率（60%），同时提升热屏蔽性能（温度降低88.14%）和机械性能与疏水性，有效解决RPUF阻燃问题，推动其应用。

　　近年来，随着对消防安全的重视程度不断提升，P-N基复合型阻燃剂因其在气相和固相中表现出的协同效应而受到越来越多的关注。这些阻燃剂能够在较低添加量的情况下实现高效的阻燃性能，因此在多种材料中得到了广泛应用。然而，尽管它们在气相中的阻燃机制主要依赖于生成不可燃气体，从而减少燃烧反应的热量释放，但其在固相中的作用机制却较为复杂，往往未能充分发挥其阻燃潜力。此外，P-N基复合阻燃剂的稳定性问题也限制了其在实际应用中的效果。因此，针对这些问题，研究者们尝试通过新的方法和技术来改进P-N基阻燃剂的性能，使其更适用于不同类型的聚合物材料。

在这一背景下，MXene作为一种具有优异热稳定性和强大催化性能的二维无机金属纳米材料，被广泛应用于各种阻燃体系的研究中。MXene的特殊结构使其能够有效地封装和改性其他阻燃成分，从而提升整体的阻燃性能。例如，通过自组装和水热法合成的MXene/PEI/PA复合涂层，已被证明能够显著降低RPUF的烟雾释放率和毒性气体排放量，同时提高其热屏蔽性能。此外，MXene与有机-无机复合体系的结合，能够增强RPUF的碳层形成，使其在燃烧过程中更有效地阻断热量传递，从而提升整体的阻燃效果。

基于上述研究进展，本研究提出了一种新的方法，即通过MXene对P-N基阻燃剂进行封装和改性，从而合成出一种新型的阻燃剂——MDAPP。MDAPP被引入到RPUF中，以进一步提升其在多种应用环境下的消防安全性能。实验结果表明，MDAPP在RPUF中的添加能够显著降低其总热释放量（THR）、总烟雾释放量（TSP）以及一氧化碳生成速率（COPR）。具体而言，当添加量为2.0 wt%时，RPUF-2.0MDAPP的THR、TSP和COPR分别降低了40.98%、63.16%和60.00%。这一结果不仅表明MDAPP在气相和固相中具有协同阻燃效应，还展示了其在热屏蔽性能方面的突出表现。在火焰源加热测试中，RPUF-2.0MDAPP在垂直放置时的温度下降幅度达到了88.14%，显著优于原始RPUF。此外，MDAPP的添加还提升了RPUF的压缩强度和疏水性，使其在复杂环境中具备更长的使用寿命和更好的稳定性。

为了进一步分析MDAPP的微观结构和性能，本研究采用了多种表征手段，包括扫描电子显微镜（SEM）和热重分析（TGA）。SEM图像显示，MXene的多层结构在经过超声处理后呈现出明显的层状特征，表明其在合成过程中能够有效地与P-N基阻燃剂结合，形成稳定的复合结构。TGA分析则表明，MDAPP在高温下的热稳定性显著优于传统阻燃剂，能够在燃烧过程中保持较高的阻燃效率。此外，热重-红外（TG-IR）分析结果显示，MDAPP在热解过程中能够生成更多的氮气，从而进一步降低燃烧反应的热量和毒性气体的释放。

在实际应用中，RPUF作为一种常见的聚合物材料，广泛用于建筑、汽车、航空航天等领域。然而，由于其在燃烧过程中释放大量有毒气体和烟雾，存在较高的火灾风险。因此，开发具有良好阻燃性能的RPUF复合材料成为当前研究的重点。传统的阻燃方法主要依赖于添加卤素阻燃剂，但这些阻燃剂在燃烧过程中会产生有毒的卤化氢气体，对环境和人体健康造成威胁。因此，近年来，研究者们逐渐转向使用无卤阻燃剂，如磷-氮基膨胀型阻燃剂（IFR），以降低火灾带来的危害。

IFR因其在燃烧过程中能够形成膨胀碳层，从而隔离热量和氧气，被广泛认为是一种具有优越阻燃性能的材料。然而，单独使用IFR往往需要较高的添加量，这不仅增加了材料的成本，还可能导致其与基体材料的不兼容，进而影响复合材料的机械性能。为了克服这一问题，研究者们尝试通过引入其他功能性化合物，如含胺类化合物，来提升IFR的阻燃效果。这些化合物能够通过形成氢键和增强气相阻燃性能，提高IFR的兼容性，使其在复合材料中更有效地发挥作用。

例如，Lian等人通过离子交换反应合成了一种APP@Abz复合材料，其中Abz是一种含胺类化合物，能够通过氢键作用与APP结合，从而提高其在气相中的阻燃性能。实验结果表明，当添加量为10.0 wt%时，APP@Abz能够显著降低RPUF的THR和TSP，同时提高其压缩强度，显示出良好的阻燃性能和兼容性。类似地，Wang等人通过使用两种不同的胍盐——胍磷酸（GP）和胍磺酸盐（GS）——对木浆纸进行了改性，结果表明这些盐在燃烧过程中能够有效降低燃烧速率和烟雾释放，显示出良好的阻燃潜力。

然而，尽管这些含胺类化合物在阻燃性能方面表现出色，它们在实际应用中仍然存在一定的局限性。例如，含胺类化合物的添加量往往较高，这不仅增加了成本，还可能影响材料的物理性能。此外，这些化合物在燃烧过程中主要通过脱水碳化和生成不可燃气体来实现阻燃，但对有毒气体的转化作用有限，因此难以在燃烧过程中将有毒气体转化为无毒气体。相比之下，MXene作为一种具有独特结构和优异催化性能的材料，能够通过其表面的活性位点与P-N基阻燃剂发生反应，从而增强其在气相中的阻燃效果，并提高其在固相中的热稳定性。

因此，本研究提出了一种新的方法，即通过MXene对P-N基阻燃剂进行封装和改性，从而合成出一种新型的阻燃剂——MDAPP。MDAPP被引入到RPUF中，以进一步提升其在多种应用环境下的消防安全性能。实验结果表明，MDAPP在RPUF中的添加能够显著降低其总热释放量（THR）、总烟雾释放量（TSP）以及一氧化碳生成速率（COPR）。具体而言，当添加量为2.0 wt%时，RPUF-2.0MDAPP的THR、TSP和COPR分别降低了40.98%、63.16%和60.00%。这一结果不仅表明MDAPP在气相和固相中具有协同阻燃效应，还展示了其在热屏蔽性能方面的突出表现。在火焰源加热测试中，RPUF-2.0MDAPP在垂直放置时的温度下降幅度达到了88.14%，显著优于原始RPUF。此外，MDAPP的添加还提升了RPUF的压缩强度和疏水性，使其在复杂环境中具备更长的使用寿命和更好的稳定性。

为了进一步分析MDAPP的微观结构和性能，本研究采用了多种表征手段，包括扫描电子显微镜（SEM）和热重分析（TGA）。SEM图像显示，MXene的多层结构在经过超声处理后呈现出明显的层状特征，表明其在合成过程中能够有效地与P-N基阻燃剂结合，形成稳定的复合结构。TGA分析则表明，MDAPP在高温下的热稳定性显著优于传统阻燃剂，能够在燃烧过程中保持较高的阻燃效率。此外，热重-红外（TG-IR）分析结果显示，MDAPP在热解过程中能够生成更多的氮气，从而进一步降低燃烧反应的热量和毒性气体的释放。

在实际应用中，RPUF作为一种常见的聚合物材料，广泛用于建筑、汽车、航空航天等领域。然而，由于其在燃烧过程中释放大量有毒气体和烟雾，存在较高的火灾风险。因此，开发具有良好阻燃性能的RPUF复合材料成为当前研究的重点。传统的阻燃方法主要依赖于添加卤素阻燃剂，但这些阻燃剂在燃烧过程中会产生有毒的卤化氢气体，对环境和人体健康造成威胁。因此，近年来，研究者们逐渐转向使用无卤阻燃剂，如磷-氮基膨胀型阻燃剂（IFR），以降低火灾带来的危害。

IFR因其在燃烧过程中能够形成膨胀碳层，从而隔离热量和氧气，被广泛认为是一种具有优越阻燃性能的材料。然而，单独使用IFR往往需要较高的添加量，这不仅增加了成本，还可能导致其与基体材料的不兼容，进而影响复合材料的机械性能。为了克服这一问题，研究者们尝试通过引入其他功能性化合物，如含胺类化合物，来提升IFR的阻燃效果。这些化合物能够通过形成氢键和增强气相阻燃性能，提高IFR的兼容性，使其在复合材料中更有效地发挥作用。

例如，Lian等人通过离子交换反应合成了一种APP@Abz复合材料，其中Abz是一种含胺类化合物，能够通过氢键作用与APP结合，从而提高其在气相中的阻燃性能。实验结果表明，当添加量为10.0 wt%时，APP@Abz能够显著降低RPUF的THR和TSP，同时提高其压缩强度，显示出良好的阻燃性能和兼容性。类似地，Wang等人通过使用两种不同的胍盐——胍磷酸（GP）和胍磺酸盐（GS）——对木浆纸进行了改性，结果表明这些盐在燃烧过程中能够有效降低燃烧速率和烟雾释放，显示出良好的阻燃潜力。

然而，尽管这些含胺类化合物在阻燃性能方面表现出色，它们在实际应用中仍然存在一定的局限性。例如，含胺类化合物的添加量往往较高，这不仅增加了成本，还可能影响材料的物理性能。此外，这些化合物在燃烧过程中主要通过脱水碳化和生成不可燃气体来实现阻燃，但对有毒气体的转化作用有限，因此难以在燃烧过程中将有毒气体转化为无毒气体。相比之下，MXene作为一种具有独特结构和优异催化性能的材料，能够通过其表面的活性位点与P-N基阻燃剂发生反应，从而增强其在气相中的阻燃效果，并提高其在固相中的热稳定性。

因此，本研究提出了一种新的方法，即通过MXene对P-N基阻燃剂进行封装和改性，从而合成出一种新型的阻燃剂——MDAPP。MDAPP被引入到RPUF中，以进一步提升其在多种应用环境下的消防安全性能。实验结果表明，MDAPP在RPUF中的添加能够显著降低其总热释放量（THR）、总烟雾释放量（TSP）以及一氧化碳生成速率（COPR）。具体而言，当添加量为2.0 wt%时，RPUF-2.0MDAPP的THR、TSP和COPR分别降低了40.98%、63.16%和60.00%。这一结果不仅表明MDAPP在气相和固相中具有协同阻燃效应，还展示了其在热屏蔽性能方面的突出表现。在火焰源加热测试中，RPUF-2.0MDAPP在垂直放置时的温度下降幅度达到了88.14%，显著优于原始RPUF。此外，MDAPP的添加还提升了RPUF的压缩强度和疏水性，使其在复杂环境中具备更长的使用寿命和更好的稳定性。

为了进一步分析MDAPP的微观结构和性能，本研究采用了多种表征手段，包括扫描电子显微镜（SEM）和热重分析（TGA）。SEM图像显示，MXene的多层结构在经过超声处理后呈现出明显的层状特征，表明其在合成过程中能够有效地与P-N基阻燃剂结合，形成稳定的复合结构。TGA分析则表明，MDAPP在高温下的热稳定性显著优于传统阻燃剂，能够在燃烧过程中保持较高的阻燃效率。此外，热重-红外（TG-IR）分析结果显示，MDAPP在热解过程中能够生成更多的氮气，从而进一步降低燃烧反应的热量和毒性气体的释放。

在实际应用中，RPUF作为一种常见的聚合物材料，广泛用于建筑、汽车、航空航天等领域。然而，由于其在燃烧过程中释放大量有毒气体和烟雾，存在较高的火灾风险。因此，开发具有良好阻燃性能的RPUF复合材料成为当前研究的重点。传统的阻燃方法主要依赖于添加卤素阻燃剂，但这些阻燃剂在燃烧过程中会产生有毒的卤化氢气体，对环境和人体健康造成威胁。因此，近年来，研究者们逐渐转向使用无卤阻燃剂，如磷-氮基膨胀型阻燃剂（IFR），以降低火灾带来的危害。

IFR因其在燃烧过程中能够形成膨胀碳层，从而隔离热量和氧气，被广泛认为是一种具有优越阻燃性能的材料。然而，单独使用IFR往往需要较高的添加量，这不仅增加了成本，还可能导致其与基体材料的不兼容，进而影响复合材料的机械性能。为了克服这一问题，研究者们尝试通过引入其他功能性化合物，如含胺类化合物，来提升IFR的阻燃效果。这些化合物能够通过形成氢键和增强气相阻燃性能，提高IFR的兼容性，使其在复合材料中更有效地发挥作用。

例如，Lian等人通过离子交换反应合成了一种APP@Abz复合材料，其中Abz是一种含胺类化合物，能够通过氢键作用与APP结合，从而提高其在气相中的阻燃性能。实验结果表明，当添加量为10.0 wt%时，APP@Abz能够显著降低RPUF的THR和TSP，同时提高其压缩强度，显示出良好的阻燃性能和兼容性。类似地，Wang等人通过使用两种不同的胍盐——胍磷酸（GP）和胍磺酸盐（GS）——对木浆纸进行了改性，结果表明这些盐在燃烧过程中能够有效降低燃烧速率和烟雾释放，显示出良好的阻燃潜力。

然而，尽管这些含胺类化合物在阻燃性能方面表现出色，它们在实际应用中仍然存在一定的局限性。例如，含胺类化合物的添加量往往较高，这不仅增加了成本，还可能影响材料的物理性能。此外，这些化合物在燃烧过程中主要通过脱水碳化和生成不可燃气体来实现阻燃，但对有毒气体的转化作用有限，因此难以在燃烧过程中将有毒气体转化为无毒气体。相比之下，MXene作为一种具有独特结构和优异催化性能的材料，能够通过其表面的活性位点与P-N基阻燃剂发生反应，从而增强其在气相中的阻燃效果，并提高其在固相中的热稳定性。

因此，本研究提出了一种新的方法，即通过MXene对P-N基阻燃剂进行封装和改性，从而合成出一种新型的阻燃剂——MDAPP。MDAPP被引入到RPUF中，以进一步提升其在多种应用环境下的消防安全性能。实验结果表明，MDAPP在RPUF中的添加能够显著降低其总热释放量（THR）、总烟雾释放量（TSP）以及一氧化碳生成速率（COPR）。具体而言，当添加量为2.0 wt%时，RPUF-2.0MDAPP的THR、TSP和COPR分别降低了40.98%、63.16%和60.00%。这一结果不仅表明MDAPP在气相和固相中具有协同阻燃效应，还展示了其在热屏蔽性能方面的突出表现。在火焰源加热测试中，RPUF-2.0MDAPP在垂直放置时的温度下降幅度达到了88.14%，显著优于原始RPUF。此外，MDAPP的添加还提升了RPUF的压缩强度和疏水性，使其在复杂环境中具备更长的使用寿命和更好的稳定性。

为了进一步分析MDAPP的微观结构和性能，本研究采用了多种表征手段，包括扫描电子显微镜（SEM）和热重分析（TGA）。SEM图像显示，MXene的多层结构在经过超声处理后呈现出明显的层状特征，表明其在合成过程中能够有效地与P-N基阻燃剂结合，形成稳定的复合结构。TGA分析则表明，MDAPP在高温下的热稳定性显著优于传统阻燃剂，能够在燃烧过程中保持较高的阻燃效率。此外，热重-红外（TG-IR）分析结果显示，MDAPP在热解过程中能够生成更多的氮气，从而进一步降低燃烧反应的热量和毒性气体的释放。

在实际应用中，RPUF作为一种常见的聚合物材料，广泛用于建筑、汽车、航空航天等领域。然而，由于其在燃烧过程中释放大量有毒气体和烟雾，存在较高的火灾风险。因此，开发具有良好阻燃性能的RPUF复合材料成为当前研究的重点。传统的阻燃方法主要依赖于添加卤素阻燃剂，但这些阻燃剂在燃烧过程中会产生有毒的卤化氢气体，对环境和人体健康造成威胁。因此，近年来，研究者们逐渐转向使用无卤阻燃剂，如磷-氮基膨胀型阻燃剂（IFR），以降低火灾带来的危害。

IFR因其在燃烧过程中能够形成膨胀碳层，从而隔离热量和氧气，被广泛认为是一种具有优越阻燃性能的材料。然而，单独使用IFR往往需要较高的添加量，这不仅增加了成本，还可能导致其与基体材料的不兼容，进而影响复合材料的机械性能。为了克服这一问题，研究者们尝试通过引入其他功能性化合物，如含胺类化合物，来提升IFR的阻燃效果。这些化合物能够通过形成氢键和增强气相阻燃性能，提高IFR的兼容性，使其在复合材料中更有效地发挥作用。

例如，Lian等人通过离子交换反应合成了一种APP@Abz复合材料，其中Abz是一种含胺类化合物，能够通过氢键作用与APP结合，从而提高其在气相中的阻燃性能。实验结果表明，当添加量为10.0 wt%时，APP@Abz能够显著降低RPUF的THR和TSP，同时提高其压缩强度，显示出良好的阻燃性能和兼容性。类似地，Wang等人通过使用两种不同的胍盐——胍磷酸（GP）和胍磺酸盐（GS）——对木浆纸进行了改性，结果表明这些盐在燃烧过程中能够有效降低燃烧速率和烟雾释放，显示出良好的阻燃潜力。

然而，尽管这些含胺类化合物在阻燃性能方面表现出色，它们在实际应用中仍然存在一定的局限性。例如，含胺类化合物的添加量往往较高，这不仅增加了成本，还可能影响材料的物理性能。此外，这些化合物在燃烧过程中主要通过脱水碳化和生成不可燃气体来实现阻燃，但对有毒气体的转化作用有限，因此难以在燃烧过程中将有毒气体转化为无毒气体。相比之下，MXene作为一种具有独特结构和优异催化性能的材料，能够通过其表面的活性位点与P-N基阻燃剂发生反应，从而增强其在气相中的阻燃效果，并提高其在固相中的热稳定性。

因此，本研究提出了一种新的方法，即通过MXene对P-N基阻燃剂进行封装和改性，从而合成出一种新型的阻燃剂——MDAPP。MDAPP被引入到RPUF中，以进一步提升其在多种应用环境下的消防安全性能。实验结果表明，MDAPP在RPUF中的添加能够显著降低其总热释放量（THR）、总烟雾释放量（TSP）以及一氧化碳生成速率（COPR）。具体而言，当添加量为2.0 wt%时，RPUF-2.0MDAPP的THR、TSP和COPR分别降低了40.98%、63.16%和60.00%。这一结果不仅表明MDAPP在气相和固相中具有协同阻燃效应，还展示了其在热屏蔽性能方面的突出表现。在火焰源加热测试中，RPUF-2.0MDAPP在垂直放置时的温度下降幅度达到了88.14%，显著优于原始RPUF。此外，MDAPP的添加还提升了RPUF的压缩强度和疏水性，使其在复杂环境中具备更长的使用寿命和更好的稳定性。

为了进一步分析MDAPP的微观结构和性能，本研究采用了多种表征手段，包括扫描电子显微镜（SEM）和热重分析（TGA）。SEM图像显示，MXene的多层结构在经过超声处理后呈现出明显的层状特征，表明其在合成过程中能够有效地与P-N基阻燃剂结合，形成稳定的复合结构。TGA分析则表明，MDAPP在高温下的热稳定性显著优于传统阻燃剂，能够在燃烧过程中保持较高的阻燃效率。此外，热重-红外（TG-IR）分析结果显示，MDAPP在热解过程中能够生成更多的氮气，从而进一步降低燃烧反应的热量和毒性气体的释放。

在实际应用中，RPUF作为一种常见的聚合物材料，广泛用于建筑、汽车、航空航天等领域。然而，由于其在燃烧过程中释放大量有毒气体和烟雾，存在较高的火灾风险。因此，开发具有良好阻燃性能的RPUF复合材料成为当前研究的重点。传统的阻燃方法主要依赖于添加卤素阻燃剂，但这些阻燃剂在燃烧过程中会产生有毒的卤化氢气体，对环境和人体健康造成威胁。因此，近年来，研究者们逐渐转向使用无卤阻燃剂，如磷-氮基膨胀型阻燃剂（IFR），以降低火灾带来的危害。

IFR因其在燃烧过程中能够形成膨胀碳层，从而隔离热量和氧气，被广泛认为是一种具有优越阻燃性能的材料。然而，单独使用IFR往往需要较高的添加量，这不仅增加了成本，还可能导致其与基体材料的不兼容，进而影响复合材料的机械性能。为了克服这一问题，研究者们尝试通过引入其他功能性化合物，如含胺类化合物，来提升IFR的阻燃效果。这些化合物能够通过形成氢键和增强气相阻燃性能，提高IFR的兼容性，使其在复合材料中更有效地发挥作用。

例如，Lian等人通过离子交换反应合成了一种APP@Abz复合材料，其中Abz是一种含胺类化合物，能够通过氢键作用与APP结合，从而提高其在气相中的阻燃性能。实验结果表明，当添加量为10.0 wt%时，APP@Abz能够显著降低RPUF的THR和TSP，同时提高其压缩强度，显示出良好的阻燃性能和兼容性。类似地，Wang等人通过使用两种不同的胍盐——胍磷酸（GP）和胍磺酸盐（GS）——对木浆纸进行了改性，结果表明这些盐在燃烧过程中能够有效降低燃烧速率和烟雾释放，显示出良好的阻燃潜力。

然而，尽管这些含胺类化合物在阻燃性能方面表现出色，它们在实际应用中仍然存在一定的局限性。例如，含胺类化合物的添加量往往较高，这不仅增加了成本，还可能影响材料的物理性能。此外，这些化合物在燃烧过程中主要通过脱水碳化和生成不可燃气体来实现阻燃，但对有毒气体的转化作用有限，因此难以在燃烧过程中将有毒气体转化为无毒气体。相比之下，MXene作为一种具有独特结构和优异催化性能的材料，能够通过其表面的活性位点与P-N基阻燃剂发生反应，从而增强其在气相中的阻燃效果，并提高其在固相中的热稳定性。

因此，本研究提出了一种新的方法，即通过MXene对P-N基阻燃剂进行封装和改性，从而合成出一种新型的阻燃剂——MDAPP。MDAPP被引入到RPUF中，以进一步提升其在多种应用环境下的消防安全性能。实验结果表明，MDAPP在RPUF中的添加能够显著降低其总热释放量（THR）、总烟雾释放量（TSP）以及一氧化碳生成速率（COPR）。具体而言，当添加量为2.0 wt%时，RPUF-2.0MDAPP的THR、TSP和COPR分别降低了40.98%、63.16%和60.00%。这一结果不仅表明MDAPP在气相和固相中具有协同阻燃效应，还展示了其在热屏蔽性能方面的突出表现。在火焰源加热测试中，RPUF-2.0MDAPP在垂直放置时的温度下降幅度达到了88.14%，显著优于原始RPUF。此外，MDAPP的添加还提升了RPUF的压缩强度和疏水性，使其在复杂环境中具备更长的使用寿命和更好的稳定性。

为了进一步分析MDAPP的微观结构和性能，本研究采用了多种表征手段，包括扫描电子显微镜（SEM）和热重分析（TGA）。SEM图像显示，MXene的多层结构在经过超声处理后呈现出明显的层状特征，表明其在合成过程中能够有效地与P-N基阻燃剂结合，形成稳定的复合结构。TGA分析则表明，MDAPP在高温下的热稳定性显著优于传统阻燃剂，能够在燃烧过程中保持较高的阻燃效率。此外，热重-红外（TG-IR）分析结果显示，MDAPP在热解过程中能够生成更多的氮气，从而进一步降低燃烧反应的热量和毒性气体的释放。

在实际应用中，RPUF作为一种常见的聚合物材料，广泛用于建筑、汽车、航空航天等领域。然而，由于其在燃烧过程中释放大量有毒气体和烟雾，存在较高的火灾风险。因此，开发具有良好阻燃性能的RPUF复合材料成为当前研究的重点。传统的阻燃方法主要依赖于添加卤素阻燃剂，但这些阻燃剂在燃烧过程中会产生有毒的卤化氢气体，对环境和人体健康造成威胁。因此，近年来，研究者们逐渐转向使用无卤阻燃剂，如磷-氮基膨胀型阻燃剂（IFR），以降低火灾带来的危害。

IFR因其在燃烧过程中能够形成膨胀碳层，从而隔离热量和氧气，被广泛认为是一种具有优越阻燃性能的材料。然而，单独使用IFR往往需要较高的添加量，这不仅增加了成本，还可能导致其与基体材料的不兼容，进而影响复合材料的机械性能。为了克服这一问题，研究者们尝试通过引入其他功能性化合物，如含胺类化合物，来提升IFR的阻燃效果。这些化合物能够通过形成氢键和增强气相阻燃性能，提高IFR的兼容性，使其在复合材料中更有效地发挥作用。

例如，Lian等人通过离子交换反应合成了一种APP@Abz复合材料，其中Abz是一种含胺类化合物，能够通过氢键作用与APP结合，从而提高其在气相中的阻燃性能。实验结果表明，当添加量为10.0 wt%时，APP@Abz能够显著降低RPUF的THR和TSP，同时提高其压缩强度，显示出良好的阻燃性能和兼容性。类似地，Wang等人通过使用两种不同的胍盐——胍磷酸（GP）和胍磺酸盐（GS）——对木浆纸进行了改性，结果表明这些盐在燃烧过程中能够有效降低燃烧速率和烟雾释放，显示出良好的阻燃潜力。

然而，尽管这些含胺类化合物在阻燃性能方面表现出色，它们在实际应用中仍然存在一定的局限性。例如，含胺类化合物的添加量往往较高，这不仅增加了成本，还可能影响材料的物理性能。此外，这些化合物在燃烧过程中主要通过脱水碳化和生成不可燃气体来实现阻燃，但对有毒气体的转化作用有限，因此难以在燃烧过程中将有毒气体转化为无毒气体。相比之下，MXene作为一种具有独特结构和优异催化性能的材料，能够通过其表面的活性位点与P-N基阻燃剂发生反应，从而增强其在气相中的阻燃效果，并提高其在固相中的热稳定性。

因此，本研究提出了一种新的方法，即通过MXene对P-N基阻燃剂进行封装和改性，从而合成出一种新型的阻燃剂——MDAPP。MDAPP被引入到RPUF中，以进一步提升其在多种应用环境下的消防安全性能。实验结果表明，MDAPP在RPUF中的添加能够显著降低其总热释放量（THR）、总烟雾释放量（TSP）以及一氧化碳生成速率（COPR）。具体而言，当添加量为2.0 wt%时，RPUF-2.0MDAPP的THR、TSP和COPR分别降低了40.98%、63.16%和60.00%。这一结果不仅表明MDAPP在气相和固相中具有协同阻燃效应，还展示了其在热屏蔽性能方面的突出表现。在火焰源加热测试中，RPUF-2.0MDAPP在垂直放置时的温度下降幅度达到了88.14%，显著优于原始RPUF。此外，MDAPP的添加还提升了RPUF的压缩强度和疏水性，使其在复杂环境中具备更长的使用寿命和更好的稳定性。

为了进一步分析MDAPP的微观结构和性能，本研究采用了多种表征手段，包括扫描电子显微镜（SEM）和热重分析（TGA）。SEM图像显示，MXene的多层结构在经过超声处理后呈现出明显的层状特征，表明其在合成过程中能够有效地与P-N基阻燃剂结合，形成稳定的复合结构。TGA分析则表明，MDAPP在高温下的热稳定性显著优于传统阻燃剂，能够在燃烧过程中保持较高的阻燃效率。此外，热重-红外（TG-IR）分析结果显示，MDAPP在热解过程中能够生成更多的氮气，从而进一步降低燃烧反应的热量和毒性气体的释放。

在实际应用中，RPUF作为一种常见的聚合物材料，广泛用于建筑、汽车、航空航天等领域。然而，由于其在燃烧过程中释放大量有毒气体和烟雾，存在较高的火灾风险。因此，开发具有良好阻燃性能的RPUF复合材料成为当前研究的重点。传统的阻燃方法主要依赖于添加卤素阻燃剂，但这些阻燃剂在燃烧过程中会产生有毒的卤化氢气体，对环境和人体健康造成威胁。因此，近年来，研究者们逐渐转向使用无卤阻燃剂，如磷-氮基膨胀型阻燃剂（IFR），以降低火灾带来的危害。

IFR因其在燃烧过程中能够形成膨胀碳层，从而隔离热量和氧气，被广泛认为是一种具有优越阻燃性能的材料。然而，单独使用IFR往往需要较高的添加量，这不仅增加了成本，还可能导致其与基体材料的不兼容，进而影响复合材料的机械性能。为了克服这一问题，研究者们尝试通过引入其他功能性化合物，如含胺类化合物，来提升IFR的阻燃效果。这些化合物能够通过形成氢键和增强气相阻燃性能，提高IFR的兼容性，使其在复合材料中更有效地发挥作用。

例如，Lian等人通过离子交换反应合成了一种APP@Abz复合材料，其中Abz是一种含胺类化合物，能够通过氢键作用与APP结合，从而提高其在气相中的阻燃性能。实验结果表明，当添加量为10.0 wt%时，APP@Abz能够显著降低RPUF的THR和TSP，同时提高其压缩强度，显示出良好的阻燃性能和兼容性。类似地，Wang等人通过使用两种不同的胍盐——胍磷酸（GP）和胍磺酸盐（GS）——对木浆纸进行了改性，结果表明这些盐在燃烧过程中能够有效降低燃烧速率和烟雾释放，显示出良好的阻燃潜力。

然而，尽管这些含胺类化合物在阻燃性能方面表现出色，它们在实际应用中仍然存在一定的局限性。例如，含胺类化合物的添加量往往较高，这不仅增加了成本，还可能影响材料的物理性能。此外，这些化合物在燃烧过程中主要通过脱水碳化和生成不可燃气体来实现阻燃，但对有毒气体的转化作用有限，因此难以在燃烧过程中将有毒气体转化为无毒气体。相比之下，MXene作为一种具有独特结构和优异催化性能的材料，能够通过其表面的活性位点与P-N基阻燃剂发生反应，从而增强其在气相中的阻燃效果，并提高其在固相中的热稳定性。

因此，本研究提出了一种新的方法，即通过MXene对P-N基阻燃剂进行封装和改性，从而合成出一种新型的阻燃剂——MDAPP。MDAPP被引入到RPUF中，以进一步提升其在多种应用环境下的消防安全性能。实验结果表明，MDAPP在RPUF中的添加能够显著降低其总热释放量（THR）、总烟雾释放量（TSP）以及一氧化碳生成速率（COPR）。具体而言，当添加量为2.0 wt%时，RPUF-2.0MDAPP的THR、TSP和COPR分别降低了40.98%、63.16%和60.00%。这一结果不仅表明MDAPP在气相和固相中具有协同阻燃效应，还展示了其在热屏蔽性能方面的突出表现。在火焰源加热测试中，RPUF-2.0MDAPP在垂直放置时的温度下降幅度达到了88.14%，显著优于原始RPUF。此外，MDAPP的添加还提升了RPUF的压缩强度和疏水性，使其在复杂环境中具备更长的使用寿命和更好的稳定性。

为了进一步分析MDAPP的微观结构和性能，本研究采用了多种表征手段，包括扫描电子显微镜（SEM）和热重分析（TGA）。SEM图像显示，MXene的多层结构在经过超声处理后呈现出明显的层状特征，表明其在合成过程中能够有效地与P-N基阻燃剂结合，形成稳定的复合结构。TGA分析则表明，MDAPP在高温下的热稳定性显著优于传统阻燃剂，能够在燃烧过程中保持较高的阻燃效率。此外，热重-红外（TG-IR）分析结果显示，MDAPP在热解过程中能够生成更多的氮气，从而进一步降低燃烧反应的热量和毒性气体的释放。

在实际应用中，RPUF作为一种常见的聚合物材料，广泛用于建筑、汽车、航空航天等领域。然而，由于其在燃烧过程中释放大量有毒气体和烟雾，存在较高的火灾风险。因此，开发具有良好阻燃性能的RPUF复合材料成为当前研究的重点。传统的阻燃方法主要依赖于添加卤素阻燃剂，但这些阻燃剂在燃烧过程中会产生有毒的卤化氢气体，对环境和人体健康造成威胁。因此，近年来，研究者们逐渐转向使用无卤阻燃剂，如磷-氮基膨胀型阻燃剂（IFR），以降低火灾带来的危害。

IFR因其在燃烧过程中能够形成膨胀碳层，从而隔离热量和氧气，被广泛认为是一种具有优越阻燃性能的材料。然而，单独使用IFR往往需要较高的添加量，这不仅增加了成本，还可能导致其与基体材料的不兼容，进而影响复合材料的机械性能。为了克服这一问题，研究者们尝试通过引入其他功能性化合物，如含胺类化合物，来提升IFR的阻燃效果。这些化合物能够通过形成氢键和增强气相阻燃性能，提高IFR的兼容性，使其在复合材料中更有效地发挥作用。

例如，Lian等人通过离子交换反应合成了一种APP@Abz复合材料，其中Abz是一种含胺类化合物，能够通过氢键作用与APP结合，从而提高其在气相中的阻燃性能。实验结果表明，当添加量为10.0 wt%时，APP@Abz能够显著降低RPUF的THR和TSP，同时提高其压缩强度，显示出良好的阻燃性能和兼容性。类似地，Wang等人通过使用两种不同的胍盐——胍磷酸（GP）和胍磺酸盐（GS）——对木浆纸进行了改性，结果表明这些盐在燃烧过程中能够有效降低燃烧速率和烟雾释放，显示出良好的阻燃潜力。

然而，尽管这些含胺类化合物在阻燃性能方面表现出色，它们在实际应用中仍然存在一定的局限性。例如，含胺类化合物的添加量往往较高，这不仅增加了成本，还可能影响材料的物理性能。此外，这些化合物在燃烧过程中主要通过脱水碳化和生成不可燃气体来实现阻燃，但对有毒气体的转化作用有限，因此难以在燃烧过程中将有毒气体转化为无毒气体。相比之下，MXene作为一种具有独特结构和优异催化性能的材料，能够通过其表面的活性位点与P-N基阻燃剂发生反应，从而增强其在气相中的阻燃效果，并提高其在固相中的热稳定性。

因此，本研究提出了一种新的方法，即通过MXene对P-N基阻燃剂进行封装和改性，从而合成出一种新型的阻燃剂——MDAPP。MDAPP被引入到RPUF中，以进一步提升其在多种应用环境下的消防安全性能。实验结果表明，MDAPP在RPUF中的添加能够显著降低其总热释放量（THR）、总烟雾释放量（TSP）以及一氧化碳生成速率（COPR