2.1　力学性能

    表1所示为制备的聚氨酯的力学性能。与文献制备的8617型聚氨酯和文献制备的双组分聚氨酯进行对比，其拉伸强度、弹性模量、硬度明显优于文 献报道结果。聚氨酯的闭孔率降低，导致密度降低。

2.2　热稳定性分析

    图2为在空气环境下向PU中加入不同DOPO量的热重曲线，可以看出，聚氨酯的分解主要分为三个阶段，第一阶段在300~410℃，这是由于氨基甲酸酯基团的分解。第二阶段在410~510℃，此时组分软段结构中键能较弱的C—O等化学键开始断裂，最终生成不可分解的小分子组分，充分挥发导致体系快速失重。第三阶段在510~680℃，随着温度升高，C—H等键能较大的键开始断裂。可以看出，添加DOPO样品的T5%与纯聚氨酯的T5%相比降低，说明DOPO的加入降低了PU的低温热稳定性，促进了PU的提前热分解。这一现象可能有两个主要原因：首先，DOPO中的活性氢通过P—H键与PU分子中的C=C键官能团发生反应而引入到PU结构中，从 而影响了PU的热稳定性。其次，DOPO的热分解温度低于PU，这不利于PU的低温热稳定性。但当温度高于490℃，TG图中含DOPO的聚氨酯曲线明显在Pure PU之上，说明DOPO的加入提高了PU的高温 热稳定性，并且10%DOPO+PU的残炭量也增加，其中残炭率提高了4.2%。综上可知，加入DOPO能够增强PU在高温时的热稳定性以及残炭率，从而提高PU的阻燃性能。

2.3　燃烧热行为

    图3为加入不同含量DOPO的PU热释放速率（HRR）和总热释放量（THR）的曲线图。从燃烧时间来看，纯PU的燃烧时间达到720s，而加入10%DOPO的燃烧时间降低到380s。从热释放速率来看，纯PU的HRR 含有两个峰，分别为789.05kW/m2和650.83kW/m2，DOP的加入明显降低了两个峰值，分别为742.17kW/m2和539.23kW/m2。从总释放热量来看，PU自身完全燃烧的热释放为219.33MJ/m2，加入DOPO后的热释放为112.89MJ/m2，阻止了48.53%的热释放量，阻燃效果明显。主要是因为DOPO在高温时易分解成磷酸等衍生物，这些物质容易在聚氨酯表面生成一层致密的碳化层，可以很容易的将热量隔绝在碳化层里面，从而减少了热量释放。所以DOPO阻燃剂能够使聚氨酯的热释放性能提升， 对热量释放量起较好的抑制作用。
 

2.4　升温过程材料微观结构演变

    图4为分子动力学模拟聚氨酯阻燃反应在升温过 程中不同时间的结构分布图。其中图 (a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别对应0ps、10000ps、 20000ps、30000ps、40000ps、50000ps。随着温度升高，聚氨酯分子逐渐分解，模型本身由结构致密的大分子聚氨酯氧化分解成相对疏松的团簇，这是因为反应过程中生成了一些小分子和自由基，过程中生成的自由基越多，反应越趋向于按链式反应的方式进行，反应速率加快，自由基碎片不稳定，可以相互结合生成模型化合物数倍分子量的碳团簇。

2.5　燃烧行为及阻燃性能

    图6为同一个分子模型分别升温至1500K、175 K、2300K的过程中氧气剩余量随时间的变化。可以看出，因前期体系处于一个弛豫状态，故氧气量没有明显变化，从50000ps开始升高温度，氧气量迅速下降，不同温度曲线下降的速度不同，温度越高下降越快，反应速率越快。除此之外，最终剩余的氧气量也有区别，温度1500K最终剩余氧气量为205，1750K最终剩余氧气量为141，2300K最终剩余氧气28，总体来说，温度越高，氧气消耗量越大，分析原因是有更多的聚氨酯、残余片段或新生成的分子和氧气反应，导致氧气消耗过多。

    图7为聚氨酯中加入10%DOPO阻燃剂前后氧气剩余数量随时间的变化，前期是弛豫过程，氧气数量基本不变，后期升温阶段每一时刻阻燃后的氧气剩余量明显高于阻燃前，说明阻燃剂的加入显著提高了阻燃性能另外，阻燃之前氧气剩余110，加入DOPO阻燃剂后氧气剩余129，其中阻燃效率提升了17%， 阻燃剂使氧气剩余更多，消耗更少，实际情况下燃烧的火焰会更小，更早结束燃烧。