二维过渡态金属碳氮化合物MXene具有良好的抑烟性能和可调的表面官能团，以此为基础设计的高效阻燃体系具有广阔的应用前景。然而，当前开发MXene基协同阻燃剂仍然难以满足高分子材料对阻燃的高需求。此外，MXene与传统阻燃剂之间的协同阻燃作用尚不清晰，在协效阻燃剂配方中仅添加少量MXene的情况下，实现高LOI值和V-0水平(垂直燃烧测试)仍然是一个挑战。
近日，BETVLCTOR伟德官网下载磷化工团队通过合理设计阻燃剂结构，充分利用了MXene二维材料高纵横比的结构和丰富的表面官能团，在MXene表面接枝了15倍自身质量的有机磷化合物（PEPA-BPOD），成功制备了高效协同阻燃剂（PB-MXene）；并以PB-MXene为阻燃功能填料，在复合材料仅含有质量分数0.5%的MXene情况下，实现了热塑性聚氨酯（TPU）基材V-0级别和32.2%高LOI值的提升。此外，结合热重、热重-红外联用、SEM、XPS等分析测试方法，重点研究了有机磷与MXene在不同复合条件下，对复合材料燃烧的相关产物结构对比，明确了PB-MXene在聚合物基材燃烧过程中发挥的协效阻燃机制，包括PB对Ti3C2TX片层结构的保护机制、Ti3C2TX与PB的协同催化成炭机制等。该研究进一步明确了有机磷系改性MXene体系的协同阻燃机制，为MXene基高效阻燃体系的设计，尤其是高接枝量的MXene基阻燃体系的设计提供更好的理论指导。
上述研究成果以“Rationally assembled sandwich structure of MXene-based phosphorous flame retardant at ultra-low loading nanosheets enabling fire-safe thermoplastic polyurethane”为题发表在一区期刊《Applied Surface Science》上，论文第一作者是磷化工团队2021级博士研究生姜豪。该研究工作得到了国家自然科学基金（22268025）和云南省基础研究计划项目（202201AT070115，202101AU070012，202201BE070001-031）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.159111