聚氨酯具有强度高、耐低温、粘接力强、减震等优良性能,被誉为“第五大塑料”,被广泛应用于船舶、航天、军工等多个领域,但由于聚氨酯中C、H、O含量高,在空气中易燃,燃烧时释放大量的烟气及有毒气体,发生火灾时危险性较大。为避免火灾的发生,国内外对聚氨酯材料的应用提出了越来越高的安全标准。针对普通聚氨酯易燃的缺点,本论文以DOPO为阻燃剂,设计并制备了改性阻燃型HTPB基聚氨酯,研究了DOPO阻燃剂对聚氨酯微观形貌、力学性能、热稳定性及阻燃性能的影响,分析了其阻燃机理,并基于大规模原子和分子并行软件（LAMMPS）进行了聚氨酯阻燃性能的分子动力学模拟计算。主要结果如下:以HTPB、PPG、PCL、TMP为软段,以低毒性的PAPI为硬段,以DOPO为阻燃剂,采用一步法工艺制备了无溶剂型双组分聚氨酯。研究表明,所得聚氨酯材料的拉伸强度和弹性模量较高,随着DOPO含量的增加,聚氨酯拉伸强度先保持不变后迅速增大,而弹性模量持续升高,泊松比和密度略有降低。当DOPO质量添加量为10%时,聚氨酯的硬度、拉伸强度及弹性模量分别为邵氏92D、33.15MPa、1050.84MPa。红外分析表明,阻燃聚氨酯的红外谱图多了DOPO的P=O和P-O-C的两个振动峰,表明生成了聚氨酯,且DOPO已经被引入到聚氨酯分子链中,DOPO被接枝到PU链上成为PU的一部分;聚氨酯中未形成结晶结构,未见晶体形成,但颗粒尺寸变大,产生团聚现象。随着DOPO阻燃剂的引入,聚氨酯材料提前被点燃,这促进了聚氨酯快速成炭,使得燃烧提前熄灭。燃烧残余百分比由5.89%提升至7.67%,热释放速率降低,阻止了48.53%的热释放,表明DOPO阻燃剂降低了聚氨酯材料的火灾危险性,提升了阻燃性能。同时,所得聚氨酯释放烟气总量降低,释放速率增加,减少了燃烧及烟气释放时间。随着DOPO含量的增加,聚氨酯残炭表面由疏松多孔变成紧实致密的炭层,具有隔热隔氧的作用,DOPO起到了凝聚相阻燃的作用。利用Materials Studio软件建立了聚氨酯周期性单胞模型,计算得到了聚氨酯单胞模型的力学参数。通过对多个模型的数据进行处理,获得了力学性质的平均值。基于LAMMPS软件进行了阻燃的分子动力学模拟,模拟结果表明,聚氨酯分子在燃烧时断裂形成小分子和自由基,最终结合形成碳团聚。温度越高,分子运动越快,氧气消耗越多;引入阻燃剂DOPO可使氧气消耗量变少,添加量为10%DOPO的聚氨酯较纯聚氨酯提升了17%的阻燃效率。