软质聚氨酯泡沫（FPUF）作为一种聚氨酯材料，具有理想的轻质性和弹性，是最常用的商业产品之一。其应用场景包括但不限于座椅和家具坐垫的填充材料、吸音材料和包装材料等。FPUF在特定场景下的应用，如公共交通座椅，需要遵守严格的安全标准，而FPUF极易燃烧，但同时其很难被其他弹性材料取代。FPUF燃烧过程会产生氰化氢和一氧化碳等有毒气体和烟雾，影响了火灾现场的逃生和救援。在国家自然科学基金重大项目课题“薄制品高分子材料实现高火安全性的表面阻燃机制与技术”（51991354）的资助下，2020级博士研究生李平，以生物基材料为基础，设计并应用亚磷酸化壳聚糖/氧化锌涂层、亚磷酸化壳聚糖/硅烷偶联剂涂层、羧甲基纤维素钠/聚磷酸铵/石墨烯和蒙拓土/植酸铵涂层于FPUF表面，并对FPUF的热稳定性能、阻燃性能、抗菌性能和力学性能等进行探究。通过阻燃机理分析，总结出壳聚糖和羧甲基纤维素钠等生物基材料的凝聚相阻燃机理，含有多羟基结构的生物基材料受热在FPUF表面形成高度石墨化的杂化炭层，切断FPUF与外界环境的热氧交换，实现了FPUF的阻燃改性。其中，羧甲基纤维素体系更是实现羧甲基纤维素钠在FPUF阻燃方面的首次应用。

1.亚磷酸化壳聚糖/氧化锌涂层阻燃、抗菌软质聚氨酯泡沫的制备及性能

设计了亚磷酸化壳聚糖/氧化锌杂化涂层（PSPLCS/Zn），沉积在FPUF表面，在赋予FPUFs阻燃性和抗菌性的同时，降低对FPUFs原有机械性能的影响。增重为35 wt%的FPUF-PSPLCS/Zn₃在UL-94测试过程中实现自熄，并达到V-0等级，且其LOI值提升至25.6%。锥形量热测试中，FPUF-PSPLCS/Zn₃的PHRR值降低了59%，TSP值也呈现明显的降低。经20次循环压缩测试，FPUF-PSPLCS/Zn₃的回弹性能保持良好，表明涂层对FPUFs机械性能的影响较低。此外，由于CS具有天然抗菌性，FPUF-PSPLCS/Zn₃对E. coli和S. aureus的抑菌率均为99.99%。

该研究以“Green organic-inorganic coatings for flexible polyurethane foams: evaluation of the effects on flame retardancy, antibacterial activity, and ideal mechanical properties”为题发表于Journal of Cleaner Production, 2023, 411, 137265。论文第一作者为青岛大学功能纺织品与先进材料研究院博士研究生李平，通讯作者为刘云教授，原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137265。

2.亚磷酸化壳聚糖/硅烷偶联剂涂层阻燃、抗菌软质聚氨酯泡沫的制备及性能

由于PCS具有强酸性，同样引入了GP-108对阻燃液进行改性，并研究PCS/GP涂层对FPUF阻燃性能、抗菌性能和机械性能的影响。PCS/GP在FPUF表面形成了完整且连续的涂层，并对FPUF原有泡孔结构无影响。GP-108的加入提高了PCS/GP@FPUF在高温区的热稳定性，且在一定程度上改善了PCS@FPUF的提前降解问题。PCS/GP@FPUF在UL-94测试中实现自熄，并达到UL-94 V-0级别；但LOI值较低，仅有23.5%。PCS/GP@FPUF的PHRR值相较于FPUF下降了35%；PCS/GP@FPUF的TSP值低于GP@FPUF。PCS/GP@FPUF的EHC值与PFUF相比下降了22%。此外，PCS/GP@FPUF具有良好的抗菌性能，对E. coli和S. aureus的抑菌率均高达99.99%，且PCS/GP几乎不破坏FPUF的拉伸性能和回弹性能。

该研究以“Flame-retardant and antibacterial flexible polyurethane foams with high resilience based on a P/N/Si-containing system”为题发表于Journal of Materials Science & Technology, 2024, 182,141-151。论文第一作者为青岛大学功能纺织品与先进材料研究院博士研究生李平，通讯作者为刘云教授，原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.09.030。

3.羧甲基纤维素/聚磷酸铵/石墨烯阻燃、抗菌软质聚氨酯泡沫的制备及性能

设计了羧甲基纤维素钠/聚磷酸铵/石墨烯膨胀阻燃涂层（CMC/APP/GN），构筑了一种基于羧甲基纤维素钠（CMC）的FPUF用新型环保膨胀型阻燃体系。FPUF-(APP₆CMC₁)GN₁在UL-94测试中实现自熄并达到V-0等级。在明火接触测试中，热红外成像仪显示阻燃FPUF能够阻隔火焰蔓延，并且有效防止火焰烧穿，FPUF-(APP₆CMC₁)GN₁表现出较好的隔热性能。此外，与纯FPUF相比，FPUF-(APP₆CMC₁)GN₁的PHRR降低了58%，TSP值也有明显下降。同时，阻燃FPUFs保持了理想的力学性能，FPUF-(APP₆CMC₁)GN₁的回弹性能几乎与纯FPUF保持一致，其拉伸强度相较于FPUF提升了9.2%。FPUF-(APP₆CMC₁)GN₁在抗菌测试中表现优异，并对E. coli和S. aureus的抑菌率为99.9%。

该研究以“An Intumescent flame-retardant system based on carboxymethyl cellulose for flexible polyurethane foams with outstanding flame retardancy, antibacterial properties, and mechanical properties”为题发表于International Journal of Biological Macromolecules, 2023, 240, 124387。论文第一作者为青岛大学功能纺织品与先进材料研究院博士研究生李平，通讯作者为刘云教授，原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.124387。

4.基于蒙脱土/植酸铵阻燃软质聚氨酯泡沫的制备及性能

采用溶胶-凝胶技术，构筑植酸铵（AP）和蒙脱土（MMT）涂层对FPUF进行表面阻燃。经AP/MMT处理后，得到均匀的阻燃涂层。阻燃样品在UL-94中改善了FPUF的熔滴现象，AP₅MMT₅/FPUF达到UL-94 V-0级。热重分析结果表明，AP/MMT涂层的存在降低了FPUF的最大热降解速率（N₂氛围），提高了其在高温区的残炭量。与纯FPUF相比，AP₅MMT₅/FPUF的THR减少了67%，有毒烟雾释放量显著减少。AP₅MMT₅/FPUF在热降解过程中分解出更多不可燃产物(如CO₂)，起到稀释氧气与可燃气体的作用；X射线光电子能谱结果表明，AP/MMT涂层受热后形成坚固且稳定的炭层，起到阻隔热氧交换的屏障作用。因此，AP/MMT涂层有效地提高了FPUF的阻燃性能及抑烟性能。

该研究以“Halogen-Free Coatings Combined with the Synergistic Effect of Phytic Acid and Montmorillonite for Fire Safety Flexible Polyurethane Foam”为题发表于Macromolecular Materials and Engineering, 2022, 307, 2100930。论文第一作者为青岛大学功能纺织品与先进材料研究院博士研究生李平，通讯作者为刘云教授， 原文链接：https://doi.org/10.1002/mame.202100930。