聚氨酯（PU）是由异氰酸酯和多元醇加成聚合得到的一种高分子材料,因其强度高,粘结性能好等特点,常作为注浆加固材料用于煤矿开采后矿井的加固。但是其自身在反应的过程中会放出大量的热,很可能引起煤矿自燃。PU若不进行阻燃改性,它的极限氧指数（LOI）只能达到19%左右,一旦发生火灾,将会带来难以想象的后果。尽管传统的阻燃方法取得了一些理想的效果,但随着对阻燃剂阻燃效率、持久性、释放热、烟雾和有毒气体排放等要求的不断提高,一些传统的阻燃剂将被逐渐淘汰。因此,需要设计出应用于PU注浆材料新型环保高效的阻燃技术。目前应用于矿用PU注浆材料的阻燃剂中比较广泛的如磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）,该阻燃剂中含有磷和氯两种具有阻燃效果的元素,表现出磷-卤协同阻燃效应,可使PU基体表现出很好的阻燃性能。但是卤素在燃烧分解的过程中会释放出大量的烟尘以及有毒的刺激性气体,对人类健康以及环境造成二次危害和污染。所以在有机注浆材料的最新行业标准下,含卤阻燃剂/阻燃技术的技术被淘汰。基于上述背景,在最新行业安全标准的要求下,本文从提高矿用PU的阻燃性能的角度出发,设计并合成两种无卤阻燃剂对PU材料进行改性,在提高PU材料阻燃性能的同时,探究阻燃剂对PU材料力学性能以及最高反应温度的影响,并且探究阻燃剂含量对PU复合注浆材料性能的影响,确定可以满足最新行业标准要求的阻燃剂含量,使其在满足阻燃要求的同时,也可以满足新标准的其他要求。本文的研究工作如下:（1）以丁香酚和三氯氧磷为原料合成了一种含有羟基的膦酸酯类阻燃剂,为六羟基丁香酚基膦酸酯（EPA）。通过核磁共振和红外光谱对其结构进行了表征;通过热重分析对其热性能进行了表征;进一步将EPA以不同添加量对PU进行阻燃改性,研究改性后阻燃PU的各种性能。结果表明,EPA对PU具有一定的促进成炭作用。随着添加量的增加,LOI值增长显著,当EPA的含量达到10%时,PU复合材料的LOI值由20.3%提升至26.4%;UL-94的等级可达V-0级,属于难燃自熄材料。扫描电镜（SEM）测试结果表明,其燃烧后残炭表面为致密炭层,能够有效促进PU成炭,膨胀炭层可有效隔绝可燃气体与热量,从而达到阻燃的目的。力学测试结果表明,随着EPA含量的增加,PU的力学性能降低明显,当添加量仅为3%时,其抗压强度降低了将近一半;当添加量为10%时,PU复合材料的发泡较为严重,很大程度上影响了其力学性能,使其抗压强度仅达到14.1 MPa。（2）为进一步改善阻燃性能并降低对基体力学性能的影响,以磷酸和无水哌嗪为原料合成了一种N-P协同型无卤阻燃剂聚磷酸哌嗪。以红外光谱和热重分析对其结构以及热性能进行表征;进一步将聚磷酸哌嗪以不同添加量对PU进行阻燃改性,研究改性后阻燃PU的各种性能。结果表明,聚磷酸哌嗪对PU具有明显的促进成炭作用。随着添加量的增加,LOI值增长显著,其中PU-聚磷酸哌嗪20%的LOI值可达28.5%,UL-94的等级可达V-0级,属于难燃自熄材料,可以达到矿用注浆材料的新阻燃标准。通过SEM对残炭微观形貌和结构进行分析,聚磷酸哌嗪的添加能够促进PU膨胀炭层的形成,具有凝聚相阻燃特征。力学测试结果表明,随着聚磷酸哌嗪含量的增加,PU的力学性能会有所降低,但添加量为20%时,抗压强度为54 MPa,仍然大于40 MPa,满足最新安全标准要求。