环氧树脂（EP）作为最常用的热固性聚合物之一,由于其优异的机械强度,较低的介电常数和固化收缩率,同时对基材具有良好的附着力,并具有良好的耐热性、耐化学性和耐腐蚀性,被广泛应用于航空航天、涂料、粘合剂、电子设备、层压板和封装等领域。然而,环氧树脂存在易燃且烟释放量大等问题,限制了其在交通、建筑、电气和电子工业等许多领域的应用。卤素类阻燃剂作为一种重要的工业阻燃剂,因其高效、适用范围广而得到了广泛的应用;然而,经该类阻燃剂改性的聚合物材料在燃烧过程中易产生致癌物质以及烟毒性气体。因此,无卤阻燃剂特别是有机磷系阻燃剂的开发是近年来的研究热点。其中,9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）及其衍生物因对环氧树脂具有高效阻燃的特性而倍受关注。然而,DOPO基盐类衍生物用于阻燃改性环氧树脂的报道较为稀少,且其对环氧树脂综合性能的影响研究也尚不明确。因此,本文以DOPO为起始原料,分别采用酸碱中和反应和配位反应合成了两种类型的DOPO基盐类阻燃剂,为DOPO基膦酸有机铵盐（DOA）和DOPO基三唑锌盐（Zn-D-ATA）,继而研究二者对环氧树脂的综合性能的影响;同时,考虑到DOPO基衍生物对环氧树脂燃烧过程中释放的烟毒性气体抑制能力较弱,本文进一步采用Zn-D-ATA对聚磷酸铵（APP）进行表面修饰,获得Zn-D-ATA杂化改性APP阻燃材料（Zn-D-ATA@APP）,以期获得阻燃且低毒低烟环氧树脂。首先,采用过氧化氢作为氧化剂将DOPO氧化制备10-羟基-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO-OH）,再将其与二羟甲基氨基甲烷（AMPD）通过酸碱中和反应得到DOA。利用傅里叶红外光谱（FT-IR）、核磁共振氢谱（~1H NMR）、磷谱(31P NMR)等表征手段对DOA的化学结构进行分析,表明DOA已成功合成。而后将DOA用于改性环氧树脂,获得阻燃改性环氧树脂（EP-DOA）,并对EP-DOA的综合性能进行研究。结果表明,相较于纯环氧树脂,阻燃改性环氧树脂热稳定性有所下降,但当DOA添加量为5%时,阻燃改性环氧树脂的极限氧指数（LOI）从纯环氧树脂的25.0%提高到了35.5%,并且可以通过垂直燃烧UL-94 V-1级;与此同时,锥形量热测试（CC）结果表明DOA能够抑制环氧树脂的热释放,热释放速率峰值（PHRR）和总热释放（THR）均有所降低。采用热重-红外联用（TG-IR）、扫描电镜（SEM）和拉曼测试（Raman）分别对DOA的热裂解气相产物和材料燃烧后的残炭的微观形貌进行了表征,结果表明DOA的阻燃机制在于其受热分解产生的惰性气体和含磷自由基表现出稀释作用和淬灭自由基行为;同时,促进环氧树脂形成更为致密的炭层,起到隔热隔氧的作用。此外,机械性能测试结果表明经过DOA改性的环氧树脂,拉伸强度和弯曲强度均获得一定程度的提高,这是由环氧树脂分子内聚力提高造成的。其次,采用本实验室自制DOPO基三唑（D-ATA）为有机配体,与六水合硝酸锌（Zn（NO3）2·6H2O）通过配位反应制备Zn-D-ATA。利用FT-IR、~1H NMR、13C NMR、X射线粉末衍射（XRD）、电感耦合等离子体发射光谱元素分析仪（ICP-AES）、扫描电镜-X射线能谱（SEM-EDS）等表征手段对Zn-D-ATA的化学结构、组成和物理形貌进行分析,结果表明具有片状形貌的Zn-D-ATA已成功制备。再将Zn-D-ATA用于改性环氧树脂,制备阻燃环氧树脂（EP-Zn-D-ATA）,并对EP-Zn-D-ATA的综合性能进行研究。表明,当Zn-D-ATA添加量为3%,阻燃环氧树脂的LOI即可提高至28.3%,并通过UL-94 V-1级,且相较于EP-DOA体系,其具有更好的热稳定性;除此之外,锥形量热测试结果表明EP-Zn-D-ATA燃烧过程中的热释放速率（HRR）和一氧化碳释放量（COP）也得到了一定程度的降低。采用TG-IR对Zn-D-ATA的气相产物进行分析,发现Zn-D-ATA在热分解过程中能够释放NH3等惰性气体,起到稀释氧气和燃料的作用;采用SEM-EDS对残炭的微观形貌和组成元素进行了观察,与纯样相比,经过Zn-D-ATA改性后的环氧树脂残炭中,有锌元素和磷元素,内炭层裂痕变少,外炭层更加致密;采用Raman对残炭的石墨化程度进行表征,经过Zn-D-ATA改性后的环氧树脂残炭的石墨化程度更高。以上分析表明,Zn-D-ATA在气相和凝聚相中均发挥了阻燃作用。令人意外的是,机械性能测试结果表明,经Zn-D-ATA改性后的环氧树脂,机械强度特别是弯曲强度获得了大幅度的提升,这是由于片层状的Zn-D-ATA均匀的分散在环氧树脂中,且两者之间具有较强的界面相互作用,从而提高了环氧树脂的机械强度。最后,以Zn（NO3）2·6H2O和聚磷酸铵（APP）为原料,通过阳离子交换反应,制备Zn2+修饰APP(APP-Zn2+);而后再引入实验室自制的D-ATA,通过与APP-Zn2+表面的Zn2+发生配位反应,获得Zn-D-ATA@APP杂化材料。利用FT-IR、~1H NMR、XRD和SEM-EDS等表征手段对Zn-D-ATA@APP的化学结构和物理形貌进行分析,结果表明花瓣状Zn-D-ATA@APP已经成功制备。而后将Zn-D-ATA@APP杂化材料用于改性环氧树脂,获得阻燃环氧树脂（EP-Zn-D-ATA@APP）,并对EP-Zn-D-ATA@APP的综合性能进行研究。结果表明当Zn-D-ATA@APP添加量为7%时,阻燃改性环氧树脂的LOI达到了31.1%,并通过UL-94 V-0级,且高温下残余质量明显提升;与此同时,锥形量热测试结果表明Zn-D-ATA@APP能够有效抑制环氧树脂的热释放,热释放速率峰值（PHRR）和总热释放（THR）均明显降低。采用SEM和Raman分别对材料燃烧后的残炭的微观形貌进行表征和对比,结果表明相较于APP改性EP,Zn-D-ATA@APP阻燃改性的环氧树脂材料残炭的内外炭层更加完整且石墨化程度更高,因而其表现出更加优异的阻燃性能。此外,机械性能测试结果表明经过Zn-D-ATA@APP改性的环氧树脂,机械强度能够基本保持且弯曲强度获得一定程度的提高,这是因为相较于APP,花瓣状的Zn-D-ATA@APP具有更大的比表面积,与环氧基体之间具有更强的界面相互作用。