Wasserbasierter Polyurethan (WPU) weist Probleme wie hohe Entflammbarkeit, hohe Wärmeerzeugung und große Rauchentwicklung auf. Einzeltypische Flammschutzmittel mit Cyangruppen oder Phosphothiophen-Gruppen konnten keine synergistische Wirkung zwischen der Kohäsionsphase und der Gasphase erzielen, was zu einem Abschwächen der flammwidrigen Eigenschaften führte. Zur Lösung dieses Problems wurde in dieser Studie ein makromolekulares Flammschutzmittel (DAN) mit synergistischen Cyano- und Phosphothiophen-Gruppen aus 2,2'-Diallylbisphenol und 2,6-Difluorbenzonitril als Hauptrohstoffe entworfen und synthetisiert. Die chemische Zusammensetzung und Struktur wurden mittels Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR) und Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) charakterisiert und zur Herstellung eines flammgeschützten wasserbasierten Polyurethans (DANWPU) verwendet. Die Flammschutzeigenschaften der DANWP-Folie wurden mittels Limit Oxygen Index (LOI), vertikaler Brandprüfung (UL-94) und Kegelkalorimetrie untersucht; die thermische Stabilität mittels Thermogravimetrie (TG) und Differenzieller Scanning-Kalorimetrie (DSC). Die Wasserbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften der Folie wurden mit Wasser-Kontaktwinkelmessung, Oberflächenenergie, Wasseraufnahme und mechanischen Tests analysiert. Bei einem DAN-Gehalt von 9 Gew.-% stieg der LOI-Wert im Vergleich zur reinen WPU-Folie von 22,0 % auf 30,6 %, der Rückstandanteil von 0,9 % auf 9,6 %, und die Flammschutzklasse erreichte V-0. Die Wärmefreisetzungsrate (HRR), die gesamte freigesetzte Wärme (THR), die gesamte Rauchmenge (TSP) und die Rauchfreisetzungsrate (SPR) sanken um 49,0 %, 47,0 %, 70,0 % bzw. 83,0 %. Die maximale CO-Freisetzungsrate (COP) der Folie betrug 0,009 g·s^-1, die Glasübergangstemperatur (T_g) lag bei 37 ℃, was eine Steigerung um 36 ℃ gegenüber der reinen WPU-Folie darstellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Cyangruppe in der Kohäsionsphase und der Phosphothiophen in der Gasphase eine doppelte synergistische Flammschutzwirkung besitzen. Diese Studie bietet eine Referenz für synergistische Flammschutzmittel und deren Anwendung in Polymermaterialien.

wasserbasiertes Polyurethan; Cyano; Phosphothiophen; Flammschutz