高分子材料易燃、可燃的特性是当今社会诸多火灾的主要引发源和导火索,造成了大量的生命和财产损失。聚氯乙烯(PVC)是五大通用塑料之一,在强制受热裂解或燃烧时会释放出大量烟雾;由于加入大量塑化剂,软质PVC的易燃性和烟密度都显著增加,因此软质PVC材料的阻燃抑烟改性(尤其是抑烟改性)对拓展PVC的应用领域,提高其应用时的安全性具有重要作用。层状双金属氢氧化物(LDHs),因其具有许多优异特性如表面碱性、逐步热分解特性、吸附能力等,是理想的环保型阻燃抑烟剂。但传统LDHs阻燃剂的诸多缺点亟待解决,比如阻燃消烟效率低或添加量大等。本文论文针对LDHs基阻燃抑烟材料的组成、结构、界面性质等进行可控设计和制备,并考察其作为添加剂使用时,对PVC阻燃抑烟性能的影响。具体研究内容如下:1.基于层板可调变性和晶格限域效应,调控水滑石的组成,通过引入过渡金属元素制备了铜铝水滑石(CuAl-LDH),该材料将Cu元素的催化性能与LDHs的优异特性高效结合,具有良好的抑烟性和阻燃性:可使软质PVC在静态无焰燃烧时最大烟密度下降约25%,在动态燃烧时热释放速率峰值由337.16 kW/m2下降至247.90kW/m2(降低约26.5%),总生烟量降低14.6%。接着合成了铜镁铝三元水滑石(CuMgAl-LDH),Mg的掺杂作用不仅提高了金属催化中心的分散性,还实现了金属中心和碱中心的协同增效作用,该材料的综合性能优于CuAl-LDH和镁铝水滑石(MgAl-LDH),如CuMg2Al-LDH在添加量为3 wt%(质量百分比)时对软质PVC的抑烟效率约32.7%,在添加量为4 wt%时使软质PVC失重5%对应的温度升高28℃。最后从调控LDHs的界面结构与界面可接触性出发,制备了具有分级蜂窝状微/纳米片阵列结构的水滑石/还原氧化石墨烯杂化材料(CuMgAl-LDH/rGO),阵列结构特征能够有效延长可燃物等的扩散路径,同时LDHs与石墨烯基体间的协同效应,使得复合材料的阻燃抑烟性能相较于无序粉体材料进一步提升。2.基于晶格限域效应,制备了一系列高分散的Fe-LDHs。对比发现,铜铁水滑石(CuFe-LDH)具有最佳抑烟性能,还可显著提高软质PVC的成炭率。在静态无焰燃烧条件下,CuFe-LDH使软质PVC的最大烟密度降低36.5%,最大发烟速率降低68%;在动态燃烧条件下,CuFe-LDH可使软质PVC的热释放速率峰值降低约20.5%,使总生烟量降低21.1%。热解分析和残炭分析均表明高度均匀混合的Cu、Fe双催化中心的协同作用是CuFe-LDH高效抑烟的关键:通过Lewis酸CuCl2/FeCl3的催化作用促进脱氯化氢反应和离子交联反应,降低芳烃化合物产量,从而减少生烟量。