美国国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员在寻找更好的家具阻燃剂(房屋火灾的主要燃料来源)的过程中，挑战了传统智慧，实际上撞到了一堵墙，一堵粘土做的墙。这并不是一个死胡同，而是一个令人惊讶的结果，可能会导致新一代聚氨酯泡沫的非卤化、可持续的阻燃技术。

NIST的研究人员使用一种名为锥形量热计的测试设备，测量了材料的热释放率和其他可燃性。 上图中，未经处理的聚氨酯泡沫因附近热源起火。下图中，用新型粘土填充涂层处理的泡沫在暴露于相同热源时不会点燃。相反，在表面形成了一层快速生长的保护层，称为炭。来源:国家标准

NIST团队创造的厚而快速成型的涂层具有均匀的高浓度阻燃粘土颗粒，并且它牢固地附着在瑞士奶酪状的聚氨酯泡沫表面，用于家具靠垫、地毯衬垫、儿童汽车座椅和其他物品。

NIST火灾研究员Rick Davis解释说:“实际上，我们可以在泡沫上建造相当于阻燃粘土墙的墙，而且不会对泡沫制造过程产生不利影响。”“我们的粘土基涂料的性能至少与商业阻燃剂一样好，我们认为还有改进的空间。我们希望这种新方法能为工业提供实用的替代阻燃剂。”

戴维斯和他的NIST同事在ACS Macro Letters杂志上描述了这种新涂层和他们用来制造它的过程。¹

到目前为止，研究人员已经通过将基本的电吸引力连接在一起的薄层成对堆叠来构建涂层。由于没有粘土，只有纯聚合物，所以很快就会形成一层厚厚的涂层，但它不是防火阻燃剂。每隔一层都有粘土，要么涂层太薄，要么粘土含量太低，不能成为有效的阻燃剂。

NIST团队尝试了一种你可能认为行不通的方法:三层结构由一个带正电的底部和两个带负电的层组成。在大多数情况下，两个负电荷层会相互排斥，但事实证明，两个负电荷层之间形成了氢键，克服了这种排斥力。

由此产生的三层产生了一个独特的结果:聚氨酯泡沫上有一层厚的、快速成型的、高浓度的粘土涂层。这种纳米复合涂层的厚度是传统双分子层涂层的10倍，含有6倍多的粘土，并且使用的总层数至少是传统双分子层涂层的5倍。

研究小组报告说:“8层三层系统彻底覆盖了多孔聚氨酯泡沫的所有内外表面，形成了粘土砖墙屏障，将泡沫的可燃性降低了17%的峰值热释放率。”只有几百纳米厚，最终的涂层是透明的，泡沫仍然具有相同的柔软性、支撑力和触感。

与目前应用于聚氨酯泡沫的阻燃剂数量相比，只需一半的新粘土基涂层就能达到相同的性能水平。

美国国家标准与技术研究所是美国商务部的一个机构。联系Mark Bello，电话:301-975-3776。

参考

¹金,屈服强度;哈里斯,r;在多孔聚氨酯泡沫上快速生长高粘土填充涂料的创新方法。中文信息学报，2012,1,820−824. .dx.doi.org/10.1021/mz300102h。