雙網路水凝膠塗層實現綠色、堅韌、高效的阻燃硬質聚氨酯泡沫

設計可以完全阻止火災點燃或蔓延的環保防火硬質聚氨酯泡沫 （RPUF） 具有重大的技術意義，這已被證明極具挑戰性。最近，

科研人員開發了一種基於雙網路水凝膠塗層的新型綠色策略，透過簡單的澆鑄和固化過程來增強 RPUF 的阻燃性。該策略可以在基材的最外表面形成具有強附著力的均質水凝膠防火層。

圖 1.

（a） PAAm-PDA 水凝膠塗層的合成過程和結構示意圖。 （b） 水凝膠塗層 RPUF 製備程式的示意圖。

由於良好的持水能力和優異的熱管理效能，水凝膠塗層表現出優異的阻燃性。作為概念驗證，將聚丙烯酸-聚多巴胺（PAAm-PDA）雙網路水凝膠塗層應用於極易燃的 RPUF 基材。與純泡沫相比，PAAm-PDA 塗層的 RPUF 在防火安全效能方面表現出整體改進，包括快速自熄性行為、點火時間 （TTI） 提高 6 倍、燃燒時間分別降低 39。7% 和 42。2%。分別為平均熱釋放率 （HRR） 和總產煙量 （TSP）。此外，堅韌的水凝膠塗層 RPUF 具有足夠的機械效能以滿足其實際應用的要求。得益於其低成本、易加工和環保的特點，這種水凝膠防火塗料策略為開發廣泛使用的綠色安全結構材料提供了新的方向。

圖 2.

（a） RPUF 上固化前和固化後塗層的預凝膠前體的照片。（b， c） SEM 影象顯示了水凝膠塗層 RPUF 的 （b） 表面和 （c） 橫截面結構

圖 3.

（a） 水凝膠和 （b） RPUF 基材的典型壓縮應力-應變曲線，帶有和不帶有水凝膠塗層。（c） 光學影象顯示 PAAm-PDA 水凝膠附著在 RPUF 基材上的能力，以抵抗 100 g 的重量。（d） 用於拉伸粘附測試的實驗樣品的示意圖。（e） PAAm-PDA 水凝膠塗層對 RPUF 的粘附能力。（f） 測量的與 RPUF 結合的水凝膠塗層的介面粘合強度值。

圖 4.

（a） PAAm、PAAm-PDA 和 PAAm-PDA/CaCl2 水凝膠在空氣中超過 10 天的照片。（b） 不同儲存時間水凝膠的重量百分比。

圖 5. 無塗層和水凝膠塗層 RPUF 在丙烷火焰下燃燒 10 秒的行為。

圖 7.

（a） 使用丙烷噴燈進行傳熱測量設定的圖示。（b）該背面水凝膠的時間依賴性溫度曲線。（c-f）偽彩色熱影象在 0-5 分鐘的不同時間，6 毫米厚的水凝膠的背面。（g）正面的照片（h）測試後的背面。

相關論文以題為

Green， tough and highly efficient flame-retardant rigid polyurethane foam enabled by double network hydrogel coatings

發表在《

Soft Matter Journal

》上。

通訊作者

是

華南理工大學江賽華副教授

、

中國安全生產科學研究院史聰靈教授

。

參考文獻

：

doi。org/10。1039/D1SM01213D