熔融共混酸钠对热塑性聚氨酯阻燃性能与力学性能的协同优化研究

《Molecules》：The Effects of Sodium Antimonate on the Flame Retardancy and Mechanical Properties of Thermoplastic Polyurethane Composites

　　热塑性聚氨酯（TPU）用途广泛但本身易燃，限制了其在防火安全领域的应用。本研究通过熔融共混法将酸钠（SA）掺入TPU中（0–10 wt%），并采用一系列综合分析技术——包括热重分析（TGA）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、万能力学测试和锥形量热法——研究了SA对材料各项性能的影响。定量分析表明，10 wt% SA可取得最佳阻燃效果，将峰值热释放速率降低约50%（从605降至310 kW/m2），总热释放量降低约40%（从32降至19 MJ/m2），同时将炭残留量从9.84%提高至13.89%。然而，为保持力学性能，SA含量须控制在≤5 wt%。在此含量下，材料仍能保持30%的断裂伸长率和1.7 MPa的拉伸强度；超过此含量会导致因颗粒团聚而产生严重脆化。机理上，SA通过双阶段模式发挥作用——在凝聚相促进形成致密的隔热炭层，在气相淬灭活性自由基。上述发现确立了防火安全与力学性能之间的实用平衡，为阻燃TPU复合材料的合理设计提供了明确指导。