随着社会持续发展，化石燃料消耗日益增加，塑料污染问题依然严峻，亟需开发可持续的材料解决方案。热塑性聚氨酯（TPU）因其优异的可回收性、较长的使用寿命和良好的机械性能，在电子、汽车和建筑等领域备受关注。然而，TPU本身具有易燃性，燃烧时易产生严重熔滴并释放有毒烟雾，这限制了其进一步应用。因此，提升TPU的阻燃性能对于拓宽其应用范围具有重要意义。

近年来，磷系阻燃剂因其高效、低毒且能抑制熔滴等特性而受到广泛关注。其中，聚磷酸铵（APP）凭借高磷/氮含量及多重阻燃机制，已成为该领域的主流选择。然而，APP与TPU之间的相容性较差，常导致复合材料机械性能下降。为此，研究人员致力于开发新型高效的阻燃TPU体系。

中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室的研究人员通过壳聚糖（CS）与铈离子（Ce³⁺）在聚磷酸铵（APP）表面的静电自组装，成功开发出一种新型生物基阻燃剂APP@CS-Ce。该核壳结构以生物质来源的壳聚糖作为碳源，同时利用稀土铈（Ce³⁺）的催化成炭与自由基淬灭功能，实现协同阻燃。

研究人员将壳聚糖的可再生碳源特性与铈离子的多重催化功能结合，通过静电自组装与离子螯合策略，制备了新型阻燃剂APP@CS-Ce。具体过程为：首先将壳聚糖在乙酸溶液中质子化，形成带正电的聚电解质，随后通过静电作用将铈离子吸附至带负电的APP表面，同时铈离子与壳聚糖的氨基和羟基发生螯合，最终构建出APP@CS-Ce阻燃剂。将该阻燃剂与TPU共混后，系统评估了复合材料的热稳定性、阻燃性能、抑烟性能及力学性能，并深入研究了其界面结合机制与阻燃抑烟机理。

研究结果显示，仅添加15%的APP@CS-Ce即可使TPU复合材料达到UL-94 V-0阻燃等级，极限氧指数（LOI）提升至27.6%。炭残留量从纯TPU的0.5wt%大幅上升至24wt%，峰值热释放速率（PHRR）和总烟释放量（TSP）分别降低了76%和61%。特别值得注意的是，一氧化碳释放量减少了45%，显示出良好的毒性抑制效果。铈离子进一步促进了炭层的石墨化，并催化一氧化碳向二氧化碳转化，从而增强阻隔性能与燃烧效率。与传统添加剂相比，APP@CS-Ce因界面相容性改善，在保持材料力学完整性方面表现优异，断裂伸长率仅下降0.5%。该研究展示了结合生物质资源与稀土催化的可持续高性能阻燃策略，为新一代TPU材料的应用开辟了新途径。