新能源汽车、风能发电、航空航天等领域轻量化的发展对高性能聚合物复合材料的需求日益迫切。环氧树脂(EP)复合材料因其优异的力学性能、成熟的成型工艺以及低廉的成本在上述领域有着广泛应用。然而,EP氧指数(LOI)一般仅为17～25%,极易燃烧,火灾安全性问题已成为制约其应用的关键问题。传统的添加型阻燃技术往往导致材料力学性能的下降,不能满足以上应用要求,只有提高阻燃性能同时,保持乃至于增强力学性能的研究才具有实际工业应用价值。为此,本文将本质阻燃与反应型阻燃技术相结合,开展兼有优异阻燃性能、力学性能、玻璃化转变温度的EP复合材料的研究,对于满足轻量化及火安全需求具有重要意义。本文主要开展了如下研究:(1)苯并噁嗪树脂(BOZ)是一种具有本质阻燃作用的新型热固性树脂,其与EP有良好的相容性,EP与BOZ复合可以起到优势互补的作用。EP与BOZ分子链之间发生反应,可形成具有本质阻燃作用的EP/BOZ树脂基体材料。本文通过优化工艺制备了阻燃及力学性能优异、具有高玻璃化转变温度的EP/BOZ复合材料。EP/BOZ(70 wt%/30wt%)复合材料的LOI由纯EP的25.2%增加至39.9%,UL 94垂直燃烧测试达到V-0级,锥形量热仪(CONE)测试中峰值热释放速率下降了37%;采用扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)研究了燃烧残炭的微观形貌和元素组成;通过热失重-傅立叶变换红外光谱联用(TG-FTIR)及TGA研究了EP/BOZ复合材料的热降解行为。并提出了BOZ在EP基材中的凝聚相阻燃机理。(2)受膨胀阻燃体系启发,BOZ是凝聚相碳源;可增强EP基材的成炭能力。本文用反应型含磷阻燃剂(PMP)为酸源与其进行复配,形成具有碳源酸源协同作用的“本质阻燃与反应型阻燃”相结合的新型阻燃体系。通过优化工艺制备了EP/PMP/BOZ复合材料,BOZ与PMP(BOZ/PMP=20 wt%/15 wt%)的协同作用明显提高了复合材料的阻燃性能,UL 94垂直燃烧测试达到V-0级,峰值热释放速率下降了72%,成炭的耐氧化能力增强,复合材料热失重速率下降,热解气相产物浓度减少,热解产物交联成炭提前。复合材料的力学性能和玻璃化转变温度都明显提高。(3)面对实际工业领域材料的加工成型问题,探索了复合阻燃体系对树脂传递模塑(RTM)成型工艺的适用性。采用可RTM成型的EP-r与BOZ-r树脂,制备了EP-r/PMP/BOZ-r复合材料。研究表明,材料的阻燃性能和力学性能优异;LOI由EP-r的21.3%提高到EP-r/PMP/BOZ-r(PMP/BOZ-r=5wt%/30wt%)的48.1%,UL 94垂直燃烧测试离火自熄,显示了优异的抗燃性;流变研究表明,体系在50?C下的恒温黏度与工艺期满足RTM成型工艺需要。