作为一种多用途的工程热塑性塑料,热塑性聚氨酯弹性体(TPU)以其加工性能好、机械强度高,耐磨性突出和附着力优异的特点,在许多工业领域发挥着重要的作用,被广泛用于生产薄膜、软管、电缆和传送带等产品。然而,TPU的高火灾危害性,包括具有熔融滴落现象的高可燃性,以及燃烧过程中产生大量的可见烟雾和有毒气体,对其大规模应用仍然是一个极大的挑战。因此,为了拓宽TPU的应用,提高TPU的阻燃抑烟性能非常必要。在本文中,通过水热法利用稀土离子:La3+、Eu3+和Y3+,合成了三种稀土类水滑石(LDHs)及其与氧化石墨烯(GO)的杂化材料作为阻燃剂,并使用X射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)、能量散射谱(EDS)和透射电子显微镜(TEM)等手段对其结构和形貌进行了表征;然后将合成的样品以熔融共混的方式加入到TPU基体中,制得一系列TPU复合材料,并利用锥形量热仪测试(CCT)和热重分析(TGA)等方法来研究TPU复合材料的阻燃抑烟性能和热稳定性。XRD的结果显示,当稀土离子浓度过高时,稀土LDHs中会出现氢氧化物的杂相,FTIR、EDS和TEM的分析结果均表明,稀土离子进入到了LDHs的层板中,与Al3+的摩尔比接近0.05,同时稀土LDHs也负载到了GO片层上,证明了三种稀土LDHs/GO杂化材料的成功制备。CCT的结果说明,La-LDHs/GO、Eu-LDHs/GO和Y-LDHs/GO杂化材料对TPU都具有良好的阻燃抑烟表现,效果优于MgAl-LDHs和未与GO杂化的稀土LDHs。与纯TPU相比,在2 wt%添加量下,TPL2、TPE2、TPY2的热释放速率峰值(PHRR)分别下降了33.1%、29.3%和31.3%,烟生成速率峰值(PSPR)分别下降了51%、50%和43%。TGA的结果证实,三种稀土LDHs/GO杂化材料都能不同程度地降低TPU的热分解温度,增加成炭率并提高热稳定性。炭渣的分析结果显示,稀土LDHs/GO杂化材料能够增强生成炭层的强度,促使炭层更加完整,这归因于稀土LDHs的催化碳化作用和GO的物理阻隔作用。通过对三种稀土LDHs/GO杂化材料阻燃抑烟性能以及热稳定性的综合比较,选用性能最优的La-LDHs/GO杂化材料与硼酸锌(ZB)复配,研究两者的协效阻燃抑烟机理。CCT的结果显示,TPZ3(含有8 wt%的ZB和2 wt%的La-LDHs/GO杂化材料)的PHRR值、THR值、PSPR值分别为379 kW/m~2、116.6 MJ/m~2和0.039m2/s,比只含有ZB和0.05La-LDHs与ZB复配的TPU复合材料均有大幅的降低。炭渣的分析结果表明,La-LDHs/GO杂化材料的存在可以使得ZB促进形成的多孔炭层变得光滑致密,更加有效地保护TPU基体。