近年来,无卤阻燃已成为阻燃领域中的一个着重研究的方向,其中,硅、磷阻燃剂是其中的热点。纳米阻燃技术更是许多研究者致力的方向。本文将自主制备的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物-蒙脱土纳米复合物(DOPO-MMT)及新型的聚磷酸铵-蒙脱土纳米复合物(APP-MMT)应用于环氧树脂(EP)体系,研究了新型纳米复合阻燃剂对环氧树脂阻燃性能的影响并分析了其不同的阻燃机理,同时研究了导致膨胀阻燃和吹熄效应的决定性因素。本文的研究包括以下三个部分。(一)制备DOPO-MMT纳米复合物,将其应用于阻燃环氧树脂并研究阻燃性能及阻燃机理。创新性地提出了DOPO-MMT纳米复合物的制备工艺,得到了具有纳米结构的DOPO-MMT复合物,并将其应用在环氧树脂E-44的阻燃中,比DOPO与MMT物理混合物取得了更好的阻燃效果。所制备的DOPO-MMT纳米复合物中,MMT片层被DOPO插层,层间距增大,使得片层在环氧树脂中更容易剥离开,这些在环氧树脂基体中被插层和剥离的MMT片层,与DOPO的阻燃效果相结合,使得环氧树脂复合材料的UL-94垂直燃烧达到V-0级别,锥形量热测试中有最低的热释放量,DOPO的气相阻燃和MMT的凝聚相阻燃相辅相成,抑制燃烧时的火焰,使EP获得良好的阻燃效果。(二)选用新型的APP-MMT纳米复合物阻燃环氧树脂并研究其阻燃性能及阻燃机理。将本课题组制备的APP-MMT纳米复合物添加到环氧树脂E-44中,获得了新型的阻燃环氧树脂复合材料。研究表明,使用纳米复合的APP-MMT阻燃剂,阻燃效果优于物理混合的APP和MMT阻燃剂,UL-94垂直燃烧达到V-0级别,锥量测试中热释放明显降低,能形成完整且坚硬的炭层,充分发挥APP和MMT的凝聚相阻燃特点,诱导成炭和炭层膨胀,抑制燃烧行为的发生。(三)对APP-MMT纳米复合物、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和八苯基笼形倍半硅氧烷的物理混合物(DOPO+OPS)对环氧树脂的阻燃机理进行了研究。阻燃机理分析表明,APP-MMT纳米复合物使环氧树脂表现为膨胀阻燃机理,而DOPO+OPS物理混合物则使环氧树脂表现出吹熄效应。通过对单位质量分数的阻燃剂和阻燃元素对环氧树脂阻燃效率的分析,发现DOPO+OPS的吹熄效应在LOI,UL-94,HRR等方面的阻燃效率更加出色,而APP-MMT纳米复合物则在降低TSR方面更加出色。通过对环氧树脂热裂解的气态产物,燃烧后炭层的微观结构,红外吸收等进行分析发现,热裂解气体的释放速率与炭层的结构是使得阻燃机理表现为膨胀阻燃或吹熄效应的主要原因。