透明水性膨胀型阻燃 (TWIFR) 涂料可以保护木材免受火灾影响，而不会覆盖木材的独特纹理 [ 1 , 2 ]。因此，TWIFR 涂层越来越受到重视[ 3 ]。这种涂料的性能很大程度上取决于它们的粘合剂树脂 [ 4 ]。氨基树脂是广泛使用和研究的粘合剂树脂之一，它们表现出较好的防火性能 [ 5 ]。氨基树脂具有刚性好、耐高温、粘接性能优良等诸多优点。它们还可以作为膨胀型阻燃 (IFR) 系统中的气源 [ 5 , 6]。
然而，氨基树脂涂层在干燥后通常会变硬变脆，这会导致几个月后表面开裂 [ 7 ]。氨基树脂中有许多氨基（-NH 2）和羟甲基（-CH 2 OH）基团，氨基树脂的固化是通过这些基团之间的交联来实现的[ 8 ]。但是，有一些残留的活性位点在成膜后可以进一步固化，导致涂层收缩，产生内应力。当内应力超过涂层的内聚力时，就会开裂[ 9]。此外，由于韧性不足，涂层还容易因基材变形而开裂。涂层的高脆性会降低其保护性能并降低产品的表面质量 [ 10 ]。醚化是减少氨基树脂中活性位点数量的主要方法之一[ 5 ]。然而，大多数醚化氨基树脂只溶于有机溶剂，这增加了涂料的VOC排放。此外，过量的酒精会降低此类涂料的耐水性 [ 11 ]。
Chen 等人使用聚乙烯醇 (PVA) 与三聚氰胺-甲醛 (MF) 树脂形成半互穿聚合物网络 (semi-IPN)。[ 12 ]。半 IPN 是一种常见的热固性树脂增韧方法 [ 13 , 14 , 15 ]，它是通过混合两种聚合物制备的，其中一种是线性聚合物（通常是热塑性塑料），另一种是网络聚合物（通常是热固性树脂） ）。灵活的 PVA 链条承受应力，从而提高了系统的抗拉强度。添加 12% PVA 时，MF 树脂的拉伸强度提高了 18.64%。聚氨酯 (PU) 是一种由交替的软链段和硬链段组成的线性聚合物 [ 16]。由于其高韧性和冲击能量吸收能力，PU 树脂通常用作粘合剂或辅助粘合剂树脂 [ 17 , 18 ]。将它们引入环氧树脂 (EP)、聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、乙烯基酯树脂等，通过形成 PU/EP-IPN [ 19、20、21 ]、PU/聚丙烯酸酯-IPN [ 22、23 ]、PU来提高它们的柔韧性/聚硅氧烷-IPN [ 24 ]和PU/乙烯基酯-IPN [ 25 ]，分别。PU 也被添加到 MF 硬质泡沫中，得到的复合泡沫保持了 MF 的高压缩应力和 PU 的高拉伸应力 [ 26 , 27]。尽管它已被广泛用作增韧树脂，但 PU 尚未应用于 IFR 涂料体系。WPU 对涂料的成炭和阻燃性能的影响尚不清楚。
在这项工作中，以 WPU 作为辅助粘合剂树脂制备了一种抗裂 TWIFR 涂层。表征了涂层的增韧和透明性。通过 TGA、SEM 和锥形量热法 (CONE) 探讨了 WPU 对涂层成炭和阻燃性的影响。综合评价，WPU对三聚氰胺改性、脲醛、树脂/铵、聚磷酸盐/季戊四醇、阻燃涂料具有明显的增韧作用。虽然 WPU 的存在降低了涂层的阻燃性，但与裸木相比，该涂层仍表现出良好的阻燃性能。