热塑性聚氨酯(TPU)是兼具塑性和弹性体性能的一类高分子材料,已广泛用于交通设备、航空航天、汽车配件和电线电缆等领域。但是,TPU极易燃烧,并伴有大量的熔滴和有毒浓烟,因此有必要对其进行阻燃处理,实现抑烟和抗熔滴。数十年来,各类阻燃剂已用于TPU的阻燃。其中,聚磷酸铵(APP)在聚醚型TPU阻燃效果较好;但是,APP的高使用量严重破坏其机械性能,因而,协效阻燃势在必行。目前,金属有机骨架材料(MOF)已用于环氧树脂(EP)、聚苯乙烯(PS)、聚乳酸(PLA)等材料阻燃;然而,将MOF用于TPU/APP体系中进行阻燃探究鲜有报道。本文通过溶剂法,制备一种钴基金属有机骨架材料和两种沸石类咪唑骨架-67材料衍生物,与聚磷酸铵协效阻燃热塑性聚氨酯,在达到TPU阻燃标准的同时降低了 APP添加量。并对三种MOF及衍生物的分子结构和TPU/APP/MOF复合材料的阻燃性能、热稳定性以及力学性能进行了表征和分析。主要研究成果如下:(1)通过两步法合成制备钴金属有机骨架材料(Co-MOF),将Co-MOF与APP协效阻燃TPU。结果表明:Co-MOF成功制备;当1.5 wt.%Co-MOF与4.5wt.%APP协效阻燃TPU时,复合材料达到UL-94 V-0级且熔滴大量减少,其LOI值提高到28.2%,并且燃烧中的热释放速率(PHRR)降到257 kW/m2。SEM结果发现,Co-MOF在APP与TPU基体之间起到相容剂作用,从而提高TPU复合材料的力学性能。(2)通过沉积和自生长法,制备沸石类咪唑骨架-67@氧化石墨烯材料(ZIF-67@GO),然后与APP按一定质量比混合添加入到TPU中。研究表明:ZIF-67成功生长到GO表面,使得GO处于单层或多层剥离状态。当ZIF-67@GO和APP添加量分别为0.5和6.5 wt.%时,TPU复合材料燃烧实现无熔滴,达到UL-94V-0等级,LOI提高到27.4%,并且TPU复合体系烟释放速率(pSPR)从0.113m2/s降低到0.058m2/s,具有良好的抑烟性能。(3)通过4,4’-二羟基二苯砜(BPS)与六氯环三磷腈(HCCP)发生取代反应,制备聚(环三磷腈-co-4,4’-二羟基二苯砜)(PZS),然后将其包覆ZIF-67,得到 PZS@ZIF-67;将 PZS@ZIF-67 添加到 TPU/APP 体系,得到TPU复合材料。测试表明:PZS@ZIF-67与APP的质量比为2:5时,复合材料达到UL-94V-0级,LOI高达30.1%,体系热释放速率以及有毒烟气释放量都大幅度下降,分别为281KW/m2和5.4m2。