基于乳膠橡膠和聚氨酯的柔性聚合物泡沫可用于床墊，家具，室內裝潢和汽車座椅等領域。目前全球軟聚氨酯泡沫塑料年產量已超過700萬噸，預計未來5年亞洲的年增長率將超過5％。為了達到防火安全標準，聚合物泡沫材料依賴于添加阻燃劑。溴化合物，包括多溴二苯酯，是最常用的傳統阻燃劑。然而由于其毒性及持久性，這些化合物已被確定為持久性有機污染物，從而引起了對消除阻燃劑新方法的研究。基于聚合物納米復合材料或基于阻燃涂層的泡沫體顯示出受損的機械性能，并且需要額外的處理步驟。因此，需要在不損害機械性能的情況下獲得具有優異阻燃性能的泡沫且可以該技術可大規模生產是目前面臨的問題和挑戰。
近日，來自印度科學與創新研究學院的研究人員展示了一種不含阻燃添加劑的無機/聚合物混合物的一步制備。混合泡沫顯示出優異的機械性能。盡管無機含量很高，但它們對大的壓縮應變依然表現出彈性。由于這些泡沫主要由無機組分組成，因此它們在火焰燃燒測試中表現出特殊的阻燃性，并且具有自熄性。在經受火焰之后，泡沫保持其多孔結構并且不滴落或塌陷。該成果發表于《ACS Applied Materials &Interfaces》。
圖1 制備過程
將聚醚酰亞胺（PEI）與二氧化硅液相混合，通過一步冷凍干燥法制備阻燃泡沫。這些混合泡沫體使用依賴綠色溶劑，水作為致孔劑的冰模板來制備。
表1 5%、10%二氧化硅的泡沫與PEI泡沫、商用PU阻燃泡沫的機械性能對比
圖2 壓縮完前后5%、10%二氧化硅的泡沫與商用PU阻燃泡沫的數碼照片及其相應的SEM圖像
經過壓縮回復測試發現，該泡沫具有很好的力學性能和回復性。
圖3 PEI泡沫、10%二氧化硅的呼和泡沫與商用PU阻燃泡沫的燃燒過程對比
在微燃燒量熱儀中，混合泡沫顯示出高達25％的商業阻燃聚氨酯熱釋放速率，并且具有自熄性。
