Killing three birds with one stone: A novel regulate strategy for improving the fire safety of thermoplastic polyurethane

热塑性聚氨酯 阻燃剂 聚氨酯 热稳定性 烧焦 化学工程 燃烧 烟雾 材料科学 复合材料 工程类 化学 有机化学 弹性体
作者
Jianjian Luo,Congling Shi,Lian Yin,Kaili Gong,Xiaodong Qian,Keqing Zhou
出处
期刊:Composites Part A-applied Science and Manufacturing [Elsevier BV]
卷期号:168: 107491-107491 被引量:31
标识
DOI:10.1016/j.compositesa.2023.107491
摘要

Flammable and highly toxic smokes are roadblocks for thermoplastic polyurethanes (TPU) in high-tech applications. Herein, we reported polydopamine (PDA) as a functional adjuvant for the synthesis of ZIF-8@PDA@Cu nanohybrids with a “Killing three birds with one stone” strategy, modulating the morphology and dispersion of ZIF-8, providing excellent adhesion capability to enhance the complexation of copper (Cu) particles, and playing a flame retardant function. The ZIF-8@PDA@Cu nanohybrids presented a homogeneous dispersion and built up robust interfacial interactions with TPU substrate. Further, TPU/ZIF-8@PDA@Cu composites exhibited excellent thermal stability, flame resistance and toxic smoke inhibition performance, as evidenced by high char residuals, low peak heat release rate (59.2% reduction), low peak smoke production rate (54.3% reduction) and low peak CO production (40.7% reduction). Because of the physical barrier effect of stable char layer, dilution effect of non-combustible gas and free radical scavenging effect of catechol groups, TPU composites were endowed with an excellent fire safety. Notably, metal compounds formed by thermal degradation of ZIF-8@PDA@Cu nanohybrids were able to undergo cyclic redox reaction with carbon monoxide, significantly decreased the release of toxic gas.

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