聚氨酯泡沫是一種質(zhì)輕強(qiáng)度高的泡沫，由于其優(yōu)異的減震防震、抗壓、隔熱保溫等性能，而被廣泛應(yīng)用于航空航天、管道運(yùn)輸、家具汽車及建筑外墻等領(lǐng)域。作為建筑隔熱保溫材料以及家具的重要組成部分，聚氨酯泡沫的易燃性一直是制約其進(jìn)一步發(fā)展的重要因素。三聚氰胺作為含氮量豐富的阻燃劑被廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫中，但其與泡沫的相容性較差，會(huì)一定程度降低泡沫的力學(xué)性能。三聚氰胺大多是通過物理共混的方式添加到泡沫中，阻燃元素易發(fā)生遷移，阻燃效果不持久，且單一使用時(shí)阻燃效果不佳。

近期，生物工程學(xué)院張芹芹副教授在改性三聚氰胺甲醛樹脂基阻燃聚氨酯泡沫的制備領(lǐng)域取得了一定的進(jìn)展。提出了一種三聚氰胺的改性方法，即通過三聚氰胺、多聚甲醛和丙三醇制備了無水體系下丙三醇改性三聚氰胺甲醛樹脂，該樹脂改善了三聚氰胺甲醛樹脂易交聯(lián)固化、硬度大、脆性高及含水量高的缺點(diǎn)，與泡沫相容性良好，可在室溫下穩(wěn)定儲存一年半以上仍能保持澄清透明的液體狀態(tài)。并以該樹脂為基準(zhǔn)，分別又制備了海藻酸鈉素基三聚氰胺甲醛樹脂和木質(zhì)素基三聚氰胺甲醛樹脂，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)資源的高值化利用。

此外，該研究采用以上三種樹脂為阻燃劑制備了聚氨酯泡沫，深入研究了泡沫的力學(xué)性能、熱性能、阻燃性能和火災(zāi)安全特性等指標(biāo)。結(jié)果表明，與未添加的聚氨酯泡沫相比，改性樹脂制備聚氨酯泡沫的力學(xué)性能優(yōu)異，阻燃效率顯著提高。同時(shí)，泡沫孔的細(xì)胞壁變厚，閉孔比增大。海藻酸鈉和木質(zhì)素磺酸鹽在增強(qiáng)泡沫熱穩(wěn)定性方面起著關(guān)鍵作用，均可以在不同程度上減少泡沫燃燒過程中的煙氣產(chǎn)生量。

圖1. 改性三聚氰胺甲醛樹脂和相關(guān)聚氨酯泡沫的制備及阻燃特性

該研究對提高聚氨酯泡沫的阻燃性能以及生物質(zhì)資源的高價(jià)值利用具有現(xiàn)實(shí)意義。該工作以研究論文的形式發(fā)表在國際生物大分子雜志International Journal of Biological Macromolecules (一區(qū)Top，IF=8.2)上，題目為“Bio-based melamine formaldehyde resins for flame-retardant polyurethane foams”。青島科技大學(xué)為第一通訊單位，文章的第一作者是青島科技大學(xué)生物工程學(xué)院碩士研究生王義翔，通訊作者為張芹芹副教授。論文DOI鏈接為doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.132836。

本課題研究得到了國家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目[51803107]和山東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目[ZR2022MB019]的支持。