黑磷（BP）是一种具有类似石墨烯结构的层状材料，可以通过化学或者物理的方法剥离成不同厚度的纳米片。剥离后的黑磷纳米片，具有大的比表面积和优异的阻燃性能，可有效的降低聚合物的火灾风险。然而，BP纳米片中的每个磷原子都存在一对孤对电子，这使得BP纳米片暴露在空气和水环境中易于被降解，限制了其在阻燃领域的应用。

近日，昆明理工大学化学工程学院磷化工团队采用液相插层法合成了一种由蒙脱石改性黑磷纳米片（MMT-BP）组成的新型磷硅协效阻燃材料。黑磷纳米片表面被蒙脱土钝化后，表现出优异的环境稳定性，在25°C水中浸泡三个月后，结构依然保持完整。MMT-BP被用于提高水性聚氨酯(WPU)的机械性能和防火安全性。测试结果表明：添加0.4%MMT-BP后，WPU复合材料在保持断裂伸长率的同时，拉伸强度提高了59.6%。此外，WPU复合材料燃烧过程中的热释放峰值、总放热量和产烟率峰值分别降低33.4%、13.8%、32.4%。结合热重、热重-红外联用、SEM、XPS等分析测试方法，重点研究了MMT-BP/WPU复合材料在燃烧过程中气相产物和凝聚相产物的化学结构演变，明确了MMT-BP在聚合物基材燃烧过程中的阻燃机理。该研究为开发基于纳米黑磷的高环境稳定性、力学性能和阻燃性能的协效阻燃体系提供一定的理论指导。

该研究成果以《蒙脱石钝化黑磷提高水性聚氨酯的防火性和力学性能》（Improving fire safety and mechanical properties of waterborne polyurethane by montmorillonite-passivated black phosphorus）为题发表在化工top期刊《Chemical Engineering Journal》上。昆明理工大学化学工程学院为论文第一署名单位，博士生尹思浩为论文的第一作者，梅毅教授和谢德龙教授为论文共同通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金（22268025）、云南省重大科技专项项目（202202AG050001）、以及云南省教育厅科学研究基金（2022Y156）等项目资助。

磷化工团队课题组长期致力于黑磷和Mxene等二维材料阻燃体系的构建、应用与理论研究，相关研究成果相继发表在Chemical Engineering Journal 420, 130466（入选高倍引和热点论文）、Journal of Materials Science & Technology 129, 27-39（入选高倍引论文）、Chemical Engineering Journal 456, 141049、Journal of Colloid and Interface Science 606, 223-235等期刊上。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142683