与聚醚软段间溶解度参数的差异较大，因此聚脲硬段与聚醚软段有更大的热力学不相容性，使得聚氨酯脲有更好的微相分离[10]，因而二元胺扩链的聚氨酯比二元醇扩链的聚氨酯具有较高的力学强度、模量、粘弹性、耐热性，并且还具有较好的低温性能。浇注型聚氨酯弹性体多采用芳族二元胺做扩链剂就是因为由此制备的聚氨酯弹性体具有良好的综合性能。赧广杰等[11]研究报道，通过马来酸酐与多元醇反应形成羧基酯多元醇，然后再与其它单体如 TDI-80、交联剂以及扩链剂等反应，制备了含羧基的聚氨酯预聚体，将其分散于三乙醇胺的水溶液中，制成水性聚氨酯，并对扩链剂的种类和用量对树脂性能的影响进行了研究，发现胺基扩链剂比羟基扩链剂更有利于提高树脂的力学性能。以双酚 A 做扩链剂，不仅可以提高树脂的力学性能，还可以提高树脂的玻璃化温度，拓宽内耗峰的宽度，改善树脂皮革态的温度范围[12]。聚氨酯脲所使用的二胺类扩链剂的结构直接影响材料中的氢键、结晶、微相结构分离，并很大程度上决定了材料的性能[13]。随着硬段含量的增加，聚氨酯材料拉断强度和硬度逐渐增加，断裂伸长率下降。这是因为硬段形成的具有一定结晶度的相和由软段形成的无定型相之间存在微相分离，硬段的结晶区起到有效交联点的作用，同时，硬段的结晶区对软段无定型区还起到一种类似填料增强的作用当含量增加时，硬段所具有的在软段中产生的增强作用及有效交联作用增强，促使材料强度增大。 1.3.6交联对聚氨酯弹性体性能的影响
分子内适度的交联可使聚氨酯材料硬度、软化温度和弹性模量增加，断裂伸长率、永久变形和溶剂中的溶胀性降低。对于聚氨酯弹性体，适当交联，可制得力学强度优良、硬度高、富有弹性，且有优良耐磨、耐油、耐臭氧及耐热性等性能的材料。但若交联过度，可使拉伸强度、伸长率等性能下降。在嵌段聚氨酯弹性体中，化学交联作用分为两大类：(1)利用三官能团的扩链剂（如 TMP）形成交联结构；(2)利用过量的异氰酸酯，经反应生成缩二脲（经由脲基）或脲基甲酸酯（经由氨基甲酸酯基）交联。交联对氢键化程度有显著影响，交联的形成大大降低了材料的氢键化程度，但是与氢键引起的物理交联相比，化学交联具有较好的热稳定性。在用 FTIR、DSC 等手段研究了化学交联网络对聚氨酯脲弹性体的形态、力学性能及热性能的影响
时，发现不同交联网络的聚氨酯脲弹性体具有不同形态，随着交联密度的增加，弹性体的微相混合程度增加，软段的玻璃化转变温度显著增加，并且弹性体的 300%定伸强度逐渐增加，断裂伸长率逐渐减小，当化学交联网络较完善时，弹性体的力学性能(拉伸强度和撕裂强度)达到最高。
1.4阻燃机理[15]
高分子材料的燃烧是一个很复杂的过程,现在普遍认为由热、氧、可燃材料、自由基反应四个要素组成。从本质上讲,阻燃作用是通过减缓或阻止其中的一个或几个要素来实现,具体包括以下几方面: 1.4.1提高材料的热稳定性
从材料本身着手,提高材料的热稳定性或耐高温性是根本的阻燃途径。但实际中由于这类材料存在成本昂贵、加工困难等问题,批量生产和应用受到限制。
1.4.2捕捉自由基
高分子材料从热氧化分解到着火燃烧大多为自由基反应历程,在这些反应中就会产生活泼的自由基OH?,它决定着燃烧的速度。加入能参与自由基反应、阻止热分解产生链自由基的添加剂,使这些反应终止或改变反应历程。例如卤系阻燃剂,在燃烧时能产生Br?或Cl?,与高聚物热分解的关键物质H·反应生成稳定的化合物,使燃烧的连锁反应受到抑制。 1.4.3形成非可燃性的保护层
在高分子材料表面罩以非可燃性的保护层,隔热、隔氧,并阻止聚合物分解产生的可燃气体逸人燃烧气相。例如磷系阻燃剂在燃烧时形成磷酸,使聚合物脱水,在其表面形成碳化层,从而将热源与未燃的材料隔开。 1.4.4 吸收热量
高分子材料在开始燃烧和维持燃烧时都需要热量.若加人吸热后可分解的阻燃剂,则可维持聚合物处于较低温度而减缓或阻止燃烧。典型的例子是无机阻燃剂中带结晶水的金属氧化物,如Mg(OH)2、Al(OH)3。 1.4.5 形成重质气体隔离层
在高分子材料燃烧过程中,有些阻燃剂可释放出重质气体,覆盖在聚合物表面,影响热氧化分解产生的可燃气体与氧气的正常交换而窒息火焰。例
如Sb2O3与卤系阻燃剂复配可产生SbX3,其密度比空气或氧气重。 1.4.6稀释氧气和可燃气体
有些阻燃剂可释放出大量不燃气体,这些不燃气体的存在可冲淡聚合物分解产生的可燃气体或周围的氧气,同时降低聚合物分解产物的温度.通常,阻燃剂分为磷系、卤系和无机阻燃剂三大类,磷系与卤系阻燃剂效率高,但前者要求被阻燃材料结构中含有大量H、O元素才可脱水形成碳化层。而后者目前虽应用很广也很有效,但由于其燃烧产物毒性大，烟雾浓，从长远来看，会逐渐被取代。目前在暂时无法找到理想的替代品时，只得尽量减少卤系阻燃剂的用量。无机阻燃剂具有无毒、无腐蚀、价格低廉等特点。但无机阻燃剂需大剂量才能有效地阻燃聚合物，而二者结构相差甚远，相容性差，大剂量必然会使材料的其他大幅度下降。
1.5常用添加型阻燃剂
典型的添加型阻燃剂包括：卤化石蜡、含卤化合物（特别是溴系阻燃剂）、无机金属氧化物与氢氧化物（如氧化锑、氢氧化镁、氢氧化铝等）、碳酸盐（如碳酸钾、碳酸钙、碳酸镁、水合碳酸镁等）、含硼化合物（如硼酸、硼砂、硼酸锌等）、无机含磷化合物（如聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐等）、三苯基膦、可膨胀石墨、三聚氰胺及其衍生物、烷基磷酸酯以及苯基磷酸酯等。含卤化合物阻燃效率高，添加量少，但是由于会释放有毒、腐蚀性的气体并且含氟化合物能够对臭氧层产生破坏作用，其使用受到很大限制甚至被禁止。
目前阻燃剂主要向无卤化方向发展。无机金属氧化物与氢氧化物通过受热分解可以产生大量的热，降低聚合物表面温度，同时水合物及氢氧化物还能够分解出水蒸汽，从而稀释聚合物表面的可燃气体浓度并进一步降低表面温度，进而达到阻燃的目的。无机阻燃剂由于具有稳定性高、不易挥发、烟气毒性低、价格低廉和可利用资源丰富等优点，在各类添加型阻燃剂市场中仍然占据着主要地位，但同时存在填充量大、与聚合物相容性差等缺点，对材料的各方面使用性能影响较大。就当前的消耗量而言，无机阻燃剂可以占到各类阻燃剂使用量总和的一半以上，远高于其他各类添加型阻燃剂。
1.6常用阻燃剂应用进展[5]
无机氢氧化物阻燃剂：无机氢氧化物阻燃剂在聚合物中添加量很大，严重影响材料的加工性能及物理机械性能。为解决与基材的相容性问题，通常需要采用一些技术手段进行处理： 1.6.1超细化阻燃剂
通过采用无机金属氢氧化物的超细化或纳米级颗粒提高阻燃剂与基体材料的相容性，新近开发的超细化氢氧化铝和氢氧化镁是一种绿色环保阻燃剂，因其具有的无卤、无毒、抑烟和价廉特性而备受青睐，有着广阔的应用前景，市场占有率也在不断增加。 1.6.2阻燃剂表面处理改性
通过改善阻燃添加剂在有机高分子聚合物中的表面亲和力，改善其加工性能，提高复合材料的物理机械性能，同时还能够减少由于添加剂与基体材料不相容而引发的其他方面性能的恶化。经过研究发现，聚合物的分子链可以通过与长分子链的偶联剂相互交织作用提高材料的抗冲击性能，而对无机添加剂使用偶联剂表面改性后，材料的抗冲击性能得到显著提高。 1.6.3利用阻燃元素的协同效应，提高阻燃剂阻燃效率，降低阻燃剂用量
Lewin等人研究了一系列金属化合物的协效效率，包括锰、锌、镁、铝、钙、钡、钒、钴、镍、铜、钼、锆、铬等元素的氧化物、醋酸盐、硼酸盐以及硫酸盐等。 1.6.4微胶囊化处理
经过研究发现，采用原位反应方式制备的聚苯乙烯微胶囊化氢氧化镁能够明显提高高抗冲聚苯乙烯材料的流变性能，改善阻燃添加剂在基体材料中的分散性，增强界面的相互作用，从而提高材料的综合性能。
磷系阻燃剂：磷系阻燃剂也可分为有机磷系阻燃剂和无机磷系阻燃剂两大类。磷酸酯、亚磷酸酯、含磷多元醇以及膦酸酯等含磷化合物是最为常见的有机磷系阻燃剂。磷酸酯类阻燃剂因其具有阻燃和增塑的双重功效而拥有最为广泛的应用，同时还能够使材料加工时的流变性能得到提高。无机磷系阻燃剂主要有红磷、三聚氰胺磷酸盐等磷氮类化合物、磷酸铵以及聚磷酸铵等，其中应用最广泛的是聚磷酸铵与红磷。聚磷酸铵是一种含磷含氮的高效阻燃剂，因其具有膨胀效果而更有利于降低基体树脂的产烟量并提高材料
的抗低落性能。红磷可用于多种高分子聚合物的阻燃，对含氧聚合物的阻燃效果尤佳。但是红磷易吸湿潮解、易使被阻燃基材染色、与基材树脂的相容性差以及与氧及水接触会生成有毒性的PH3气体等内在缺陷一定程度上限制了其在阻燃高分子领域的应用。对红磷进行微胶囊化处理能够很好地解决红磷作为阻燃剂所存在的一些缺点：微胶囊化红磷的壳层能够对红磷形成保护从而避免与水及氧气直接接触，同时避免由于冲击生热而自燃，并且能够改善与基材树脂的相容性，提高复合材料的机械性能，进而提高使用性能。微胶囊化红磷还可以通过壳层的合理选择来提高其阻燃效率，是一种低烟、低毒、性能稳定的高效阻燃剂。
硅系阻燃剂：硅系阻燃剂因其具有的诸多优点而得到了越来越多的关注，如在燃烧时能够生成具有隔热阻燃作用的炭层，降低火焰的传播速度等。有机硅化合物既有有机材料的憎水性，能够有效防潮，又有无机材料的电绝缘性能好、适用温度范围宽、化学性质稳定和生理惰性等优点，使材料易于脱模成型。研究表明，有机硅系阻燃剂能够有效缓解高分子聚合物的熔体低落，改善力学性能和机械加工性能，提高材料的阻燃及抑烟性能，是制备无卤阻燃低烟低毒阻燃材料的高效阻燃剂。硅元素还具有一定的阻燃协效作用，因此硅系阻燃剂还能够与其他阻燃剂复配使用形成一定的协同效应，提高材料的使用性能的同时大大提高阻燃效率。目前常用的硅系阻燃剂的阻燃技术手段主要有通过接枝反应在高分子材料分子中引入硅原子，基体材料中添加硅树脂粉末，硅橡胶与金属化合物复配使用以及基体材料中加入高摩尔质量硅油以改善材料成炭性等方式。含硅基团具有较高的热稳定性，其在PC与PC-ABS合金中的有着良好的阻燃效果，因此，有机硅阻燃剂应用于PC中的阻燃研究的开展也越来越多。聚合物纳米复合阻燃技术：聚合物纳米复合阻燃技术可以将高分子材料与纳米级无机材料有机结合，是近年来阻燃聚合物材料科学迅速发展的一个新领域。层状硅酸盐纳米复合材料在聚合物阻燃方面存在着应用价值的观点由日本学者Fuiiwara和Sakamoto于1976年首次提出，但是其纳米复合材料的热性能及燃烧性能的系统化研究直到近十几年来才逐步开展。美国国家标准技术研究所(NIST)下属的建筑和火灾研究实验室的Jeffrey等人在1998年10月率先对聚合物／粘土纳米复合材料的燃