난연성 열가소성 폴리우레탄(TPU) 복합재는 다양한 산업 응용 분야에서 화재 안전성을 향상시키는 데 필수적이다. 그러나 인과 질소 기반 난연제를 사용하는 기존의 전략은 대개 고함량의 첨가제가 필요하며, 그 결과 복합재의 기계적 성질이 현저히 저하된다. 대부분의 기존 방법이 용매 기반 공정에 의존하는 반면, 본 연구는 고도의 난연성 및 기계적 강인성을 동시에 달성하는 TPU 복합재를 제조하기 위한 완전 건식 기계화학(mechanochemical, MC) 공정을 도입한다. MC 공정은 2단계로 수행하였다. 첫째, 알루미늄 디에틸포스피네이트(AlPi)의 표면을 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate, MCA)로 기능화하여 혼합형 난연제(MCAlPi)를 제조하였고, 둘째, MCAlPi와 TPU 입자 간의 물리적 접착을 촉진함으로써 계면 친화성을 향상시켰다. 미세구조 분석 결과, MC 처리를 하지 않은 복합재에서 관찰되는 응집과는 대조적으로 TPU 매트릭스 내에서 MCAlPi가 균일하게 분산됨이 확인되었다. MC 처리 복합재는 난연제 함량을 6 wt% 감소시키면서 UL-94 V-0 등급을 달성하였으며, 처리하지 않은 시편 대비 인장강도가 64% 향상되었다. 이러한 결과는 용매를 사용하지 않는 MC 전략이 기존의 용매 기반 방법의 성능과 일치하거나 이를 능가할 뿐 아니라, 화재 저항성과 기계적 성능의 균형 잡힌 조합을 갖춘 난연성 고분자 복합재를 생산하기 위한 비용 효율적이고 확장 가능하며 환경 친화적인 경로를 제공함을 보여준다.

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