聚丙烯(PP)是最常用的热塑性塑料之一,然而其极限氧指数(LOI)仅为17～18%,遇火被快速点燃,扩散速度快,释放大量热,并伴随严重可燃熔滴,容易造成火灾事故,这严重限制了PP在阻燃要求较高领域的应用。为了提高PP的阻燃性,添加阻燃剂被认为是最有效的方法。其中,水滑石(LDHs)作为一种环保型无卤化合物,其典型的层状结构、层板可调控性及层间离子的可交换性,在阻燃高分子领域受到国内外专家学者的重视。但要获得良好的阻燃效果,聚合物中水滑石的高填充量(>40 wt%)导致机械性能下降,且其层板上具有较多的羟基使得它们展示较强的极性和亲水性,导致LDHs与高分子基体材料间存在严重的不相容,致使阻燃效率低、高分子基体材料力学性能降低。因此,如何有效地改善水滑石在聚烯烃基体中的相容性和分散性,进一步提高其阻燃和机械性能,是制备水滑石基高效阻燃剂的关键。鉴于此,本文主要研究内容有以下几个方面:1.基于三嗪基化合物与含硫阻燃剂的高效阻燃性能和层间改性可提升水滑石基阻燃剂在聚烯烃中的分散性,设计合成了一种新型含氮硫阴离子(三嗪磺酸盐NNS),并将其引入镁铝水滑石的层间(LDH-NS)。研究表明,在相同添加量下,LDH-NS在改善PP基体的阻燃性和热稳定性方面比LDH-C更有效,PP/LDH-NS复合材料的LOI值和对应的UL-94等级均高于LDH-C,峰值放热率(PHRR)、总放热(THR)和总烟气释放(TSR)相比于未改性水滑石的复合材料分别下降69.7%、43.1%和75.0%。三嗪磺酸盐和LDH在通过促进PP/LDH-NS复合材料的炭形成来改善PP基质的防火性能方面具有显著的协同作用。2.借助氮硫元素对水滑石阻燃聚丙烯的协同作用,采用廉价易得且本身具较好阻燃性能的氨基磺酸胍(GS)作为阻燃改性剂引入LDH层间,制得氨基磺酸胍改性镁铝水滑石(LDH-GS)。研究表明,PP/LDH-GS复合材料的PHRR、THR和TSR相比于未改性水滑石的复合材料分别下降62.0%、51.9%和56.1%,且PP/LDH-GS在600℃时的残炭率成倍高于PP/LDH-C,可能主要是由于LDH-GS可以促进形成更致密的炭,从而在PP复合材料中起到凝聚相阻燃的作用。3.利用六氯环三磷腈(HCCP)具有“表面修饰剂”和“协效阻燃剂”的双重身份,通过化学键将磷腈阻燃剂接枝到水滑石表面对水滑石进行表面改性。研究表明,有机官能化改性的水滑石(HCCP@HCCP)疏水性明显增强,有利于改善LDH@HCCP与基体材料PP间的相容性,从而导致更好的分散性。由于牢固互连的官能化LDHs可使PP基质在热降解期间维持更长的时间,PP/LDH@HCCP的热稳定性高于PP/LDH-C。