设计可以完全阻止火灾点燃或蔓延的环保防火硬质聚氨酯泡沫(RPUF)具有重大的技术意义，这已被证明极具挑战性。最近，科研人员开发了一种基于双网络水凝胶涂层的新型绿色策略，通过简单的浇铸和固化过程来增强RPUF的阻燃性。该策略可以在基材的最外表面形成具有强附着力的均质水凝胶防火层。

图1.(a)PAAm-PDA水凝胶涂层的合成过程和结构示意图。(b)水凝胶涂层RPUF制备程序的示意图。

由于良好的持水能力和优异的热管理性能，水凝胶涂层表现出优异的阻燃性。作为概念验证，将聚丙烯酸-聚多巴胺（PAAm-PDA）双网络水凝胶涂层应用于极易燃的RPUF基材。与纯泡沫相比，PAAm-PDA涂层的RPUF在防火安全性能方面表现出整体改进，包括快速自熄性行为、点火时间(TTI)提高6倍、燃烧时间分别降低39.7%和42.2%。分别为平均热释放率(HRR)和总产烟量(TSP)。此外，坚韧的水凝胶涂层RPUF具有足够的机械性能以满足其实际应用的要求。得益于其低成本、易加工和环保的特点，这种水凝胶防火涂料策略为开发广泛使用的绿色安全结构材料提供了新的方向。

图2.(a)RPUF上固化前和固化后涂层的预凝胶前体的照片。(b,c)SEM图像显示了水凝胶涂层RPUF的(b)表面和(c)横截面结构

图3.(a)水凝胶和(b)RPUF基材的典型压缩应力-应变曲线，带有和不带有水凝胶涂层。(c)光学图像显示PAAm-PDA水凝胶附着在RPUF基材上的能力，以抵抗g的重量。(d)用于拉伸粘附测试的实验样品的示意图。(e)PAAm-PDA水凝胶涂层对RPUF的粘附能力。(f)测量的与RPUF结合的水凝胶涂层的界面粘合强度值。

图4.(a)PAAm、PAAm-PDA和PAAm-PDA/CaCl2水凝胶在空气中超过10天的照片。(b)不同储存时间水凝胶的重量百分比。

图5.无涂层和水凝胶涂层RPUF在丙烷火焰下燃烧10秒的行为。

图7.(a)使用丙烷喷灯进行传热测量设置的图示。(b)该背面水凝胶的时间依赖性温度曲线。(c-f)伪彩色热图像在0-5分钟的不同时间，6毫米厚的水凝胶的背面。(g)正面的照片(h)测试后的背面。

相关论文以题为Green,toughandhighlyefficientflame-retardantrigidpolyurethanefoamenabledbydoublenetworkhydrogelcoatings发表在《SoftMatterJournal》上。通讯作者是华南理工大学江赛华副教授、中国安全生产科学研究院史聪灵教授。

参考文献：

doi.org/10./D1SMD