PET作为目前产量最大、应用最多的热塑性聚酯,其易被引燃,并且由于线性结构使得粘度较低而产生大量的带火熔滴,导致灾难性后果。因此开发高性能的阻燃PET材料成为研究的趋势。随着人们环保意识的提升,使用量最多的卤系阻燃剂逐渐受到限制。聚磷腈微纳材料因其磷氮含量高,且形貌结构易于可控化制备,作为环境友好型阻燃剂而成为一类很有潜力的阻燃剂体系。已有许多研究者开发了诸多形貌及结构的聚磷腈阻燃剂,然而还没有系统的研究不同形貌、尺寸及官能团的聚磷腈微纳材料对PET阻燃性能及机械性能的影响。同时阻燃剂与基材间存在氢键和π-π堆积等弱相互作用,这种弱相互作用对材料的阻燃性能及机械性能有何影响还鲜有报道。本文分别以六氯环三磷腈（HCCP）、双酚S（BPS）及4,4’-二氨基二苯砜（DDS）为反应单体,可控化的制备了不同形貌、不同尺寸、不同官能团的聚磷腈微纳材料。分别将不同的聚磷腈微纳材料添加入PET,熔融共混后制备出不同的PET阻燃复合材料,探究阻燃剂形貌、尺寸及官能团对复合材料的阻燃性能及机械性能的影响。结合分子模拟探究不同尺寸及不同官能团聚磷腈微纳材料与PET分子间弱相互作用的规律,并研究弱相互作用对阻燃PET复合材料的阻燃性能及机械性能的影响,丰富聚磷腈微纳材料对PET的阻燃机理,为聚磷腈微纳材料的分子结构设计提供理论指导。（1）不同形貌聚磷腈微纳材料的制备及其阻燃性能研究以HCCP和BPS为单体、四氢呋喃为溶剂,通过控制反应条件成功制备了球形（PZS＿SP）、管状（PZS＿NT）、辣椒状（PZS＿CLNT）及支链状（PZS＿BNT）四种不同形貌的PZS微纳材料。通过SEM、TEM、FTIR及XRD对制备的PZS微纳材料进行表征。在室温条件下通过HCCP和BPS的反应即可制备出PZS纳米管。在80℃反应时,可以同时获得管状及球形PZS微纳材料。当反应温度升高到120℃时,完全制备出了PZS纳米微球。改变反应物的滴加方式,可以分别制备出辣椒状和支状的PZS纳米管。分别将5 wt%不同形貌的PZS微纳材料添加入PET,熔融共混成PET/PZSs复合材料。TGA测试结果表明不同形貌PZS微纳材料均能催化PET的降解,同时复合材料在800℃时的残炭量均有提升,残炭量的大小顺序为PZS＿CLNT＞PZS＿SP＞PET/PZS＿BNT＞PET/PZS＿NT。阻燃性能测试表明加入几种不同形貌的阻燃剂后PET的阻燃性能均有明显提升,几种复合材料的UL-94等级都由PET的V-2级提高到V-0等级,且燃烧时熔滴现象减少。PET的LOI值只有25.2 vol%,PET/PZS＿CLNT、PET/PZS＿SP、PET/PZS＿BNT和PET/PZS＿NT的LOI值分别增加到了34.4 vol%、33.1 vol%、32.8 vol%以及32.5 vol%。锥形量热测试的燃烧行为与LOI结果一致,PET/PZS＿CLNT的阻燃性最好,PHRR和THR值分别降低了29.3%和29.8%。其次是PET/PZS＿SP,PHRR仅降低了25.9%,但最终的THR值降低了22.7%。PET/PZS＿NT的阻燃性能最差,PHRR和THR值分别降低了26.6%和15.8%。PET/PZS＿CLNT和PET/PZS＿SP不仅表现出更好的阻燃性能,而且具有明显的抑烟效果,PET/PZS＿CLNT和PET/PZS＿SP的TSP值比PET分别降低了25.2%、26.4%,说明在燃烧过程中可以明显提高阻燃安全性。通过拉曼光谱、XPS、TG-IR及热裂解分析结果可知,阻燃剂的加入可以催化裂解出更多不燃性CO2气体而减少裂解出的可燃性芳香化合物含量。不同形貌阻燃剂的加入提升了燃烧后形成的炭层致密程度,致密连续的炭层可以抑制能量和热量的传递,其中炭层的致密程度顺序为PET/PZS＿CLNT＞PET/PZS＿SP＞PET/PZS＿BNT＞PET/PZS＿NT。同时残炭中仍含有N和P元素,可以形成稳定的磷酸酯炭层在凝聚相中发挥阻燃作用。不同形貌阻燃剂通过在凝聚相及气相中协同发挥阻燃作用,从而获得了优异的的阻燃效果。几种不同形貌阻燃剂复合材料的断裂强力均比PET有所提升,其中具有更高长径比的纳米管状阻燃剂复合材料的断裂强力提升更明显。（2）不同尺寸聚磷腈微球的制备及其阻燃性能研究通过调节反应物HCCP和BPS的浓度,可控化的制备出了不同尺寸的单分散PZS微球:PZS600（600 nm）,PZS800（800 nm）,PZS1600（1600 nm）,并使用乙酸酐与PZS600制备出表面乙酰基封端的PZS600＿no H。通过SEM、TEM、FTIR、XRD及有机元素分析对制备的几种PZS微纳材料形貌结构进行表征。TGA测试结果表明单独的PZS微球尺寸越大,在800℃时微球的残炭量越高;将不同尺寸的PZS微球添加入PET中后,尺寸小的PZS反而导致复合材料的残炭量增加,实验的残炭量与计算值的规律相反。相同尺寸的PZS600＿no H加入PET中后比PZS600的残炭量更高。平均非共价相互作用（a NCI）分析表明PZS和PET之间存在较强的氢键和π-π相互作用,且在熔融状态下的热稳定性也很好。基于分子力场的能量分解（EDA-FF）分析表明PZS微球的粒径越小,与PET间的氢键和π-π相互作用就越强。流变测试结果表明PZS的尺寸越小,由于阻燃剂和PET之间更强的氢键和π-π相互作用,复合材料的粘度提升越大,有利于抑制熔滴现象。阻燃性能测试结果表明不同尺寸PZS对PET的阻燃性能均有明显提升。添加到PET中的PZS尺寸越小,复合材料的阻燃性能越好,当PZS尺寸减小到600 nm时,LOI值达到32.7 vol%,UL-94等级为V-0,THR和TSP分别下降了25.5%和26.2%。PZS600＿no H比PZS600在800℃时具有更多的残炭量,但LOI值较低,说明仅增加碳残留量不足以提高阻燃性,分子间的弱相互作用起了重要作用。不同尺寸的阻燃剂均能增加不燃性CO2气体的释放并减少裂解产生的可燃性芳香化合物的含量,同时提高了PET的石墨化程度,促进致密炭层的形成。尺寸小的PZS阻燃剂和PET之间的弱相互作用更强,燃烧后形成了更加致密的炭层,从而阻燃效果更好。机械性能测试结果表明加入更小尺寸的PZS阻燃剂后,复合材料的刚性和断裂强力都在一定程度得到提升。（3）不同官能团聚磷腈微球的制备及其阻燃性能研究分别通过HCCP与BPS和DDS的聚合反应,制备出粒径相同而官能团不同的两种单分散微球:含有羟基的PZS微球与含有氨基的PDS微球。通过SEM、TEM、FTIR和XRD对微纳材料的形貌结构进行表征。TGA测试结果表明,PET/PZS＿no H在800℃的残炭量高于PET/PZS,同时PET/PDS的残炭量也高于PET/PZS。PET/PZS和PET/PDS由于阻燃剂和PET之间的氢键和π-π相互作用,使得实验残炭量值总是高于计算的残炭量值。IGM分析表明PDS和PET之间存在较强的氢键和π-π相互作用,且在熔融状态下的热稳定性也很好。EDA-FF分析结果表明含有羟基的PZS与PET分子间弱相互作用比PDS的更强。相同尺寸及添加量时,PDS表现出更好的阻燃性能,PET/PDS的LOI值达到33.1 vol%,UL-94等级为V-0级,尽管燃烧时熔滴现象加剧,然而产生的熔滴不会引发二次引燃。尽管PET/PZS＿no H比PET/PZS在800℃时具有更高的残炭量,然而其LOI值降低且熔滴现象加剧,PZS与PET分子间更强的氢键和π-π相互作用发挥了重要作用。PET/PZS和PET/PDS复合材料的PHRR、THR及TSP比PET均有很大程度的下降,证明PZS和PDS提高了消防安全性。PET/PDS比PET/PZS在燃烧的初始阶段裂解出氨气等,释放出更多的热量和烟雾,燃烧一段时间后,热量释放的速度下降,最终PET/PDS释放的热量反而没有PET/PZS多。动态流变、热裂解及TG-IR分析结果表明,由于PDS和PET分子间弱相互作用比PZS的弱,当温度达到270℃以上时会分解产生氨气及更多的二氧化碳,使得PET/PDS的粘度总低于PET/PZS,并且容易产生更多的熔滴。产生的不燃性气体稀释周围的氧气浓度,伴随着不燃熔滴也带走了大量的热量。PET/PDS比PET/PZS的石墨化度更高,燃烧后可以形成更加致密的炭层抑制热量的传递。PDS阻燃剂通过气相和凝聚相协同阻燃,获得了更好的阻燃性能。机械性能测试结果表明PET中加入PDS比PZS具有更高的刚性,然而PET/PDS的断裂强力比PET/PZS更低。PET/PDS复合材料具有很强的刚性且断裂强力较低,使得PET/PDS复合材料比PET/PZS更脆。