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本文以研究磷-氮型无卤膨胀阻燃ABS为目标,通过LOI、UL-94测试、CONE等阻燃性能测试方法,研究膨胀阻燃剂（IFR）体系的三种组分（酸源APP、炭源PER和DPER、气源MEL）的热力学匹配和质量匹配,对ABS阻燃性能的影响,同时研究阻燃ABS的力学性能和加工性能;为了提高IFR的耐热水迁出性,适应潮湿环境,采用有机硅阻燃剂SFR-100包覆IFR,使IFR微胶囊化,用于阻燃ABS;为进一步提高IFR的阻燃效果,使阻燃ABS高性能化,实验采用纳米ZnO和IFR协同并用,然后IFR微胶囊化,用于阻燃ABS,研究纳米ZnO的催化增效作用对ABS阻燃性能的影响,并通过动力学分析、SEM、TG-FTIR技术研究IFR的阻燃机理。1.热力学匹配研究表明,APP释放聚磷酸温度区间为284400℃,PER挥发而不分解的区间260330℃,DPER的熔点为215225℃,挥发而不分解的温度区间为330420℃,MEL释放NH3的温度区间为250300℃,APP/PER/MEL在热力学上匹配良好,APP/DPER在热力学上匹配良好,两种IFR的反应温度区间,处于ABS的熔融温度之后,降解温度之前,所以IFR才能起到阻燃作用。2.质量匹配研究表明,单独添加APP、MEL阻燃ABS,阻燃效果较差;APP/PER/MEL的质量比为90:45:30,APP/DPER/MEL的质量比为75:40:10,APP/DPER质量比为60:40时,分别配置IFR阻燃剂,ABS/IFR中IFR添加量为30wt%时,LOI达到最高值,UL-94测试级别达到V-0级,APP/DPER的LOI最高达到35%;ABS/IFR试样经过热水浸泡后,阻燃效果都会有所下降,APP/DPER/MEL体系的耐热水迁出能力最好,但仍有迁出,通过2wt%的SFR-100包覆,使IFR微胶囊化,耐热水迁出能力提高,浸水后阻燃效果几乎没有下降;使用1.5wt%的ZnO催化增效IFR,能够进一步提高阻燃性能,ZnO催化增效IFR体系添加量为20wt%时,LOI达到32%,UL-94测试难燃级别达到V-0级,冲击强度12kJ·m-2,拉伸强度38MPa,熔体流动速率17g/10min,能够同时满足阻燃ABS制品比较苛刻的阻燃性能要求、力学性能要求、加工性能良好。3.TG-FTIR测试和动力学研究表明,在空气气氛下,IFR在264℃释放气体,开始发生反应;307.5℃组成炭层骨架的C=C=C等化学键开始产生,保证在ABS降解前能够形成炭层起到保护作用。ABS/IFR在N2气氛下的热力学模型,计算得到ABS的分解活化能可以提高到220kJ/mol,适合于被IFR炭层保护的下层ABS基体,IFR能够提高ABS的热稳定性;在空气气氛下的热力学模型,计算得到ABS的分解活化能降低到170kJ/mol左右,Carbon氧化降解的活化能提高到281.8kJ/mol,适合于处于火焰燃烧的表面,IFR能够促进ABS分解,加速成炭,体系能够形成较多的炭层,IFR炭层保护ABS/IFR体系中的ABS成炭产物,提高ABS成炭产物的热稳定性。4.CONE测试和SEM观察炭层表明,IFR具有明显凝聚相阻燃的特征,形成高质量炭层,炭层表面光滑、无裂纹、无小孔,炭层小室面积较小,小室覆盖炭层均匀,几乎为闭合结构,内层炭层较厚,连续紧凑,炭层微观结构表明,炭层骨架均匀致密,能有效降低ABS燃烧时的HRR、MLR、SPR ,降低火灾和生烟危害;ZnO使APP分子链“轨道化”,能够使IFR体系生成的炭层结构更加致密、规则,起到协同作用,能最大幅度降低HRR、MLR、SPR、TSR,特别是抑烟效果最佳。