聚氨酯硬泡（RPUF）以其质轻、保温隔热性好、缓冲减震及降噪,压缩强度高和尺寸稳定性好等优点,广泛地应用于建筑行业。聚氨酯泡沫由于含可燃的碳氢链段、密度小、比表面积大等特点,遇火易燃,产生有毒烟气,在应用中具有火灾安全隐患。因此开展聚氨酯硬泡高效的阻燃技术研究十分必要。含磷阻燃剂因其高效被广泛应用于RPUF,单独添加一种含磷阻燃剂,阻燃效果有限,同时添加几种含磷阻燃剂可将气相和凝聚相协同发挥阻燃效果。磷酸三（2-氯异丙基）酯（TCPP）因其质优价廉,广泛适用于RPUF的阻燃。但是TCPP因其含卤和环保问题,应用受到限制。将TCPP与无机的含磷阻燃体系三聚氰胺聚磷酸盐（MPP）和次磷酸铝（AHP）协同阻燃,孔径变小,闭孔率增加,力学性能增加,具有良好的协同阻燃效果。将TCPP与改性的阻燃性纤维芳纶短纤（MAF）协同阻燃不仅可减少热释放、产烟量和有毒气体,MAF作为异相成核剂促进成核且改善泡孔结构,进而提高力学性能。无卤膨胀型阻燃剂可膨胀石墨（EG）因其低烟低毒被广泛应用于阻燃RPUF。但EG在应用中遇到界面相容性和爆米花效应的问题,并且随着EG含量的增加,阻燃效率提高了,反而会降低材料的力学性能。将含磷阻燃体系聚磷酸铵（APP）和DOPO及其衍生物（DTE-DOPO）与表面改性的可膨胀石墨（MEG）协同阻燃,保证阻燃效果提高的同时减少MEG的用量,避免力学性能的恶化。本文重点研究了不同阻燃剂协同阻燃RPUF的阻燃性能与机理,以期制备出良好阻燃性、力学性能和泡孔结构的RPUF,揭示阻燃RPUF的泡孔结构与性能的关系。因此,主要研究内容和结论如下:将TCPP、MPP和AHP共混制备阻燃RPUF,采用垂直燃烧（UL 94 VB）、极限氧指数（LOI）、锥形量热仪（CCT）,热重-红外联用仪（TG-FTIR）和气质联用仪（GC–MS）研究RPUF和阻燃RPUF的阻燃性和热分解。研究了TCPP、MPP和AHP的质量比对RPUF泡孔结构、热分解和阻燃性的影响及泡孔结构和性能的关系。SEM-EDX和FTIR分析残炭进而研究阻燃RPUF的凝聚相阻燃机理,并用气质联用仪（GC–MS）研究其气相阻燃机理。结果表明:当TCPP的含量为10 wt%,MPP和AHP的质量比为1:2时,TCPP与MPP/AHP对RPUF有最佳的协同阻燃效果,且PU/TCPP₁₀/MPP_3.3/AHP_6.7体系的泡孔结构更均匀。相对于纯的RPUF,PU/TCPP₁₀/MPP_3.3/AHP_6.7的LOI由19.6%增加到27.4%,PHRR,THR,PSPR和TSR分别降低了71.4%,82.9%,16.1%和39.9%。TCPP和AHP热解释放PO^·和PO₂自由基捕获燃烧反应链增长的自由基,MPP热解释放惰性气体CO₂,NH₃和H₂O稀释氧气和可燃性气体,降低可燃性气体的温度致使燃烧终止。PU/TCPP₁₀/MPP_3.3/AHP_6.7相对于PU/TCPP₁₀/MPP₁₀和PU/TCPP₁₀/AHP₁₀有更高的含碳量,因为TCPP高温热解形成磷酸和AHP热解出的PH₃发生氧化反应形成磷酸催化多元醇脱水成炭,同时MPP与多元醇发生交联反应形成P–O–C增加残炭的质量,形成完整紧密的炭层。PU/TCPP₁₀/MPP_3.3/AHP_6.7的产烟量和产烟毒性比纯的RPUF低,降低了有毒气体HCN、NCO和C-H化合物的生成量,增加了H₂O和芳香化合物的生成量。PU/TCPP₁₀/MPP_3.3/AHP_6.7体系的阻燃性随着密度的增加而增加。当化学结构、密度、闭孔率和泡孔壁厚等不变时,在（0.17-0.3）mm孔径范围内,密度为93.1kg/m³的闭孔PU/TCPP₁₀/MPP_3.3/AHP_6.7体系的压缩强度和压缩模量随孔径增大而线性增大。将TCPP和MAF共混制备阻燃RPUF。采用磷酸改性芳纶短纤,既改善了AF与RPUF界面的相容性,又提高了阻燃性能。研究了TCPP和MAF的含量对RPUF泡孔结构、热分解和阻燃性的影响及泡孔结构和性能的关系。结合残炭与逸出气体的分析探讨了TCPP和MAF协同阻燃RPUF的热分解机理,提出了TCPP/MAF对RPUF的协同阻燃机理。结果表明:20wt%TCPP和5wt%MAF复配对RPUF有最佳的协同阻燃效果和泡孔结构。相对于纯的RPUF,PU/TCPP₂₀/MAF₅的LOI提高了39.2%,MSD,PHRR,PSPR,THR和TSR分别降低了25%,59.6%,10.7%,78.2%和26.7%。TCPP热解释放PO^·和Cl自由基捕获燃烧反应链增长的自由基,MAF热解释放水具有稀释和降温作用,致使燃烧终止。PU/TCPP₂₀/MAF₅ 700°C残炭量高于PU/TCPP₂₀,达到15.6%,因为TCPP的磷和MAF的P-OH基团高温热解形成磷酸与多元醇交联成炭形成耐热氧化能力更强的致密炭层。PU/TCPP₂₀/MAF₅的产烟量和产烟毒性比PU/TCPP₂₀低,有毒气体HCN的生成量降低,不燃性气体CO₂和水的生成量增加。在相同泡沫密度时,PU/TCPP/MAF体系的LOI随着MAF含量的增加而增加。在高密度时PU/TCPP/MAF体系的LOI增加的趋势更明显。PU/TCPP/MAF体系的MAF含量在3wt%以上时,LOI随着密度的增加而增加的趋势更明显。当化学结构、密度和泡孔壁厚不变时,中高密度闭孔PU/TCPP/MAF体系的压缩性能随孔径减小而增加。当化学结构、密度和孔径等不变时,中高密度PU/TCPP/MAF体系的压缩强度和压缩模量随闭孔率的降低而下降。将APP、DTE-DOPO和MEG共混制备阻燃RPUF。采用硼酸和硫酸改性EG,能有效改善EG与RPUF界面的相容性,提高力学性能。研究了APP、DTE-DOPO和MEG的质量比对RPUF泡孔结构、热分解和阻燃性的影响。SEM-EDX和FTIR分析PU/APP/DTE-DOPO/MEG体系的凝聚相阻燃机理,并用GC–MS研究其气相阻燃机理,提出了APP/DTE-DOPO与MEG对RPUF的协同阻燃机理。在阻燃剂总量为20wt%时,APP与DTE-DOPO的质量比为4:1和7wt%MEG复配对RPUF有最佳的协同阻燃效果,泡孔结构和压缩性能有很大的改善。相对于纯的RPUF,PU/APP_10.4/DTE-DOPO_2.6/MEG₇的压缩强度提高了27.7%,LOI提高了84.7%,PHRR,PSPR,THR、TSR和PEHC分别降低了39.6%,47.8%,58%,48.3%和26.5%。DTE-DOPO热解释放PO^·和PO₂自由基捕获燃烧反应链增长的自由基,APP热解释放惰性气体CO₂,NH₃和H₂O具有稀释和降温作用。PU/APP_10.4/DTE-DOPO_2.6/MEG₇700°C残炭量高于PU/DTE-DOPO,达到23.2%,因为APP高温热解产物聚磷酸和MEG的B-OH基团反应生成粘性的磷酸硼与MEG蠕虫状膨胀残炭紧密结合形成耐热氧化能力更强的致密炭层。PU/APP/DTE-DOPO/MEG的产烟量和产烟毒性比纯的RPUF、PU/APP/DTE-DOPO和PU/APP/DTE-DOPO/EG低,降低了有毒气体HCN、NCO和C-H化合物的生成量,增加了H₂O和芳香化合物的生成量。高密度的PU/APP_10.4/DTE-DOPO_2.6/MEG₇体系产生更密实的残炭,塑性变形变少;而低密度的含磷膨胀阻燃体系残炭上出现很多孔洞。当化学结构、密度、闭孔率和泡孔壁厚等不变时,在（0.25-0.61）mm孔径范围内,密度为90.3kg/m³的闭孔PU/APP_10.4/DTE-DOPO_2.6/MEG₇体系的压缩强度和压缩模量随孔径增大而线性增大。当化学结构、密度、闭孔率和孔径等不变时,在（17-19.5）?m泡孔壁厚范围内,密度为90.3kg/m³的闭孔PU/APP_10.4/DTE-DOPO_2.6/MEG₇体系的压缩强度和压缩模量随泡孔壁厚减小而线性增加。