黑磷（BP）是一種具有類似石墨烯結構的層狀材料，可以通過化學或者物理的方法剝離成不同厚度的納米片。剝離后的黑磷納米片，具有大的比表面積和優(yōu)異的阻燃性能，可有效的降低聚合物的火災風險。然而，BP納米片中的每個磷原子都存在一對孤對電子，這使得BP納米片暴露在空氣和水環(huán)境中易于被降解，限制了其在阻燃領域的應用。

近日，昆明理工大學化學工程學院磷化工團隊采用液相插層法合成了一種由蒙脫石改性黑磷納米片（MMT-BP）組成的新型磷硅協(xié)效阻燃材料。黑磷納米片表面被蒙脫土鈍化后，表現(xiàn)出優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性，在25°C水中浸泡三個月后，結構依然保持完整。MMT-BP被用于提高水性聚氨酯(WPU)的機械性能和防火安全性。測試結果表明：添加0.4%MMT-BP后，WPU復合材料在保持斷裂伸長率的同時，拉伸強度提高了59.6%。此外，WPU復合材料燃燒過程中的熱釋放峰值、總放熱量和產(chǎn)煙率峰值分別降低33.4%、13.8%、32.4%。結合熱重、熱重-紅外聯(lián)用、SEM、XPS等分析測試方法，重點研究了MMT-BP/WPU復合材料在燃燒過程中氣相產(chǎn)物和凝聚相產(chǎn)物的化學結構演變，明確了MMT-BP在聚合物基材燃燒過程中的阻燃機理。該研究為開發(fā)基于納米黑磷的高環(huán)境穩(wěn)定性、力學性能和阻燃性能的協(xié)效阻燃體系提供一定的理論指導。

該研究成果以《蒙脫石鈍化黑磷提高水性聚氨酯的防火性和力學性能》（Improving fire safety and mechanical properties of waterborne polyurethane by montmorillonite-passivated black phosphorus）為題發(fā)表在化工top期刊《Chemical Engineering Journal》上。昆明理工大學化學工程學院為論文第一署名單位，博士生尹思浩為論文的第一作者，梅毅教授和謝德龍教授為論文共同通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金（22268025）、云南省重大科技專項項目（202202AG050001）、以及云南省教育廳科學研究基金（2022Y156）等項目資助。

磷化工團隊課題組長期致力于黑磷和Mxene等二維材料阻燃體系的構建、應用與理論研究，相關研究成果相繼發(fā)表在Chemical Engineering Journal 420, 130466（入選高倍引和熱點論文）、Journal of Materials Science & Technology 129, 27-39（入選高倍引論文）、Chemical Engineering Journal 456, 141049、Journal of Colloid and Interface Science 606, 223-235等期刊上。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142683