同时，新思界产业研究中心出具的《2021年全球及中国3D打印弹性材料产业深度研究报告》显示，全球3D打印弹性体市场规模将从2021年的1.8亿美元增长到2026年达到6.2亿美元，复合年增长率为28.1%。
而2020年，TPU材料就已经主导了3D打印弹性体市场，且预计在未来时间段内仍将保持其主导地位，2021-2026年，TPU材质的材料将成为3D打印弹性体市场的领导部分。
随着3D打印TPU的广泛应用，也对TPU性能提出了更高的要求。目前人们开发出的TPU种类很多，力学性能跨度也非常大，兼具橡胶与塑料的一些优良性能。同时，TPU还具有卓越的耐磨性能、耐老化性、高回弹性等，被广泛应用于工业、生活、医疗、军工等方面。
但TPU也有一个明显缺点，普通TPU属于易燃物，其极限氧指数（LOI）仅为16%～18%，遇火会迅速燃烧并分解产生大量有毒烟雾。
而阻燃TPU是通过在TPU基材中引入无机或有机阻燃元素，如一些含有磷、氮、硼、铝、镁以及卤素的单元。早期，卤素阻燃剂被广泛应用于高分子材料的阻燃改性，但卤素在燃烧时会产生大量有毒气体，因此慢慢被淘汰。
目前人们已将研究重点转向更加环保的无卤阻燃技术。TPU的阻燃改性可按阻燃剂与高分子基材之间的结合情况，分为反应型本征阻燃改性和添加型阻燃改性。
本文将从以下方面来介绍阻燃TPU研究的进展。
反应型阻燃改性
如以含磷多元醇作为聚合单体制备的本征阻燃TPU。使用磷系阻燃多元醇来改性 TPU，磷元素通过聚合反应引入到高分子链中，其作为多元醇结构中的一部分，在燃烧过程中，磷元素会以PO·自由基的形式释放并捕捉高分子基体燃烧生成的自由基，从而猝灭燃烧反应，同时促进基体成碳，达到阻燃的效果。
而含氮阻燃剂主要是通过在高温下分解产生而NH3、N2等不燃气体起到阻燃效果。
反应型阻燃改性一般具有阻燃作用持久稳定，对材料其他性能影响较小的优势，但改性过程相对复杂，涉及到聚合反应。
添加型阻燃改性
需要注意的是，添加的阻燃剂需要考虑与基体的相容性，不然容易析出，影响阻燃效果及TPU的机械性能。添加型阻燃改性可根据阻燃剂的类别，分为无机类阻燃剂添加，有机类阻燃剂添加，以及有机-无机复合添加。
无机阻燃剂添加
有机阻燃剂添加
有机阻燃剂主要有早期的卤化物以及目前人们普遍关注的磷、氮类有机化合物，有机阻燃剂的阻燃机制随组分不同而不同。卤化物的阻燃效率高是因为燃烧时，卤化物可产生自由基抑制聚合物燃烧，同时生成大量不燃烟气，稀释可燃气体，以达到阻燃目的，但缺点是生成的烟气毒性大，因此逐渐被淘汰。
磷化物的阻燃机制与卤素类似，也是可以生成自由基，以阻止燃烧（氧化反应） 基本反应的进行，其优点是不会产生有毒气体，同时还会促进成碳，提高碳层强度，因此备受人们关注。
含氮类阻燃剂主要是气相阻燃，燃烧时生成大量不燃气体， 稀释氧气，抑制氧化反应进行，也有部分含氮化物， 如受阻胺，同样可以产生自由基，阻止氧化反应。
近年来，由于含磷、氮类的有机阻燃剂阻燃效果较为明显，因此对该类阻燃剂研究较深。如采用一步包埋法将双酚A-双（二苯基磷酸酯）（BDP）与单体混合制备了BDP阻燃改性TPU。研究结果表明，在研究范围内，阻燃TPU的氧指数和UL 94 阻燃等级随着阻燃剂BDP含量的增加而提高，但其力学性能如拉伸强度和100%定伸模量则随阻燃剂加入量的增加，表现出增大后减小的趋势。当阻燃剂BDP质量分数为9%时， 阻燃TPU的综合性能达到最佳，其氧指数达到26% ，UL 94阻燃等级达到V-1级。
已有研究表明，有机阻燃剂阻燃效果明显，与TPU基材的相容性好，其添加量可比无机阻燃剂多，力学性能的影响也比无机阻燃剂小，但在抑烟方面功效并不突出，只有少量有机阻燃剂具有一定抑烟效果。
有机-无机复合添加
不论是无机阻燃剂，还是有机阻燃剂，它们均各有优缺点，因此，人们越来越关注将有机阻燃和无机阻燃剂结合使用，发挥协同效应，扬长避短，达到更好的阻燃效果。
将次磷酸铝（AHP）和三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）复配后添加到TPU中制备阻燃TPU材料。当添加质量分数为11%的阻燃剂（AHP与MCA的质量比为1∶2）时，阻燃TPU垂直燃烧达到 UL 94 V-0，LOI为 25.2% 。阻燃剂 AHP/MCA 的加入能提升复合材料的热稳定性，同时促进材料成炭。
采用聚磷酸铵（APP）、次磷酸铝（AHP）、二乙基次膦酸铝（ADP）为阻燃剂， 以 1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体为协效阻燃抑烟剂，通过熔融共混法制备了一系列TPU复合材料，并研究其阻燃抑烟性能。结果表明， [EMIM]PF6 单独作为阻燃剂对 TPU 材料具有比较好的阻燃及抑烟效果，且其作为协效阻燃剂， 与APP、AHP、ADP阻燃剂协效对TPU复合材料 具有更佳的阻燃及抑烟效果。
有机无机阻燃剂按一定方式结合形成杂化材料后，其阻燃效果较单一阻燃剂有明显提升， 但这其中涉及到的阻燃改性机制也更加复杂，尤其是无机-有机的协同效应，还有待进一步研究。
总的来说，从单体结构入手，在聚合时通过化学键引入阻燃基团的反应型阻燃改性，可以有效提高材料的结构稳定性以及阻燃耐久性，但该方法过程复杂，局限性大。而添加型改性，工艺相对简单，且阻燃剂来源广泛，复合材料性能提升空间大，研究和应用也相对较多。
添加的阻燃剂，各有优缺点。无机阻燃剂一般具有催化阻燃效果，强化碳层结构，以及抑烟等优势，但缺点是与TPU基体相容性不好，分散性差，耐久性低，添加量也不宜过大。有机阻燃剂一般易于与基体混合，也具备催化阻燃效果，但效率普遍不高，且稳定性也有欠缺。通过有机-无机复合使用，如有机阻燃剂包覆无机阻燃剂，或者在二维无机阻燃剂上负载有机阻燃剂，不仅可以提高相容性，还可加大有机物的稳定性，强化阻燃效率。因此，将有机阻燃剂和无机阻燃剂进行杂化，让其发挥协同效应，将是今后TPU阻燃改性研究的重要发展方向。