聚合物泡沫是一种质量轻、比强度大的多孔材料,作为绝热材料具有保温、隔音、防震、电绝缘、耐候、耐溶剂等特点,应用范围极为广泛。但由于泡沫材料的比表面积大,极易燃烧,做好该类材料的阻燃处理,对于保障人民的生命财产安全意义重大。硬质聚氨酯泡沫（RPUF）具有聚合物泡沫的典型燃烧特征,应用广泛,常采用卤代磷酸酯类阻燃剂进行阻燃处理,但由于含卤阻燃剂燃烧产生毒性气体,或在使用中具有潜在毒性,严重威胁人体的健康和环境,寻找绿色环保、协同阻燃的阻燃剂十分重要。添加型阻燃是当前最普遍的阻燃策略,但是添加型阻燃剂由于过大的添加量会对材料的力学性能产生不良影响。本征阻燃策略是将具有阻燃功能的结构以化学键的形式内构入高聚物化学链中从而获得本征阻燃聚合物。该策略虽可获得较稳定的阻燃性,但成本高、工艺复杂。表面处理阻燃则由于仅对材料表面进行相应处理,相对于前两种方式而言价格低廉而高效,尤其适宜于聚合物泡沫这种多孔的、高比表面积的特殊结构,因此为课题的首选实验工艺路线。本文创新地将磷系、氮系阻燃剂利用溶胶-凝胶法杂化入甲基/苯基硅树脂体系中,通过控制共水解的反应条件成功制备出绿色环保的硅-磷杂化阻燃溶胶与硅-磷-氮杂化阻燃溶胶。阻燃溶胶所用的溶剂绿色环保并且溶胶体系可长期保存。根据阻燃机理,Si-O-Si结构燃烧后于表面可形成二氧化硅阻隔层;磷系化合物可以通过气相自由基捕捉和催化凝聚相成炭从而发挥阻燃作用;氮系化合物分解吸热并产生不可燃氮气以稀释可燃气体并达到阻燃效果。此三者在阻燃机理上彼此间存在一定的互补性,因此进行协同阻燃结构单元的设计是合理的。本文将此协同阻燃体系通过使用简单易行的表面浸渍处理工艺作用于RPUF表面,得到了理想的无卤环保、绿色高效的阻燃泡沫复合物以实现高效绿色环保阻燃。本文的具体工作和实验结果如下:（1）以磷系阻燃剂9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）和乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）为原料成功合成了硅-磷阻燃前驱体DOPO-VTMS,该结构保留了烷氧基活泼官能团,以保证溶胶-凝胶的反应活性。通过傅里叶变换红外光谱和1H、31PNMR表征确定了磷氢键与乙烯基之间发生了反应,该结构成功合成。（2）以三聚氰胺和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）为原料,利用环氧基和氨基的反应成功合成了 MEL-KH结构,通过傅里叶变换红外光谱和1H核磁表征确定了该结构的成功合成。（3）以（1）中合成的硅-磷阻燃前驱体DOPO-VTMS和烷基（分别为甲基、苯基）三甲氧基硅烷为原料,利用溶胶-凝胶法制备了硅-磷杂化阻燃溶胶（SiR-DOPO）。通过真空浸渍、高温固化工艺处理硬质聚氨酯泡沫（RPUF）,得到了阻燃性能好、热稳定性高的硅-磷杂化阻燃硬质聚氨酯泡沫（SiP-RPUF）。通过扫描电镜观察、EDS能谱分析、氧指数测试、UL94垂直燃烧等级测试、热重分析、锥形量热分析、XPS测试等系列表征手段分析了经表面阻燃处理的RPUF的微观结构、元素种类、热稳定性、燃烧性能。当DOPO-VTMS与甲基三甲氧基硅烷（MTMS）共水解的质量比为3:7时,得到的样品具有最佳的硅-磷协同阻燃效应。热重分析发现该试样的热稳定性最优,表现为T20为445℃,样品残炭率高达62%。极限氧指数（LOI）从纯泡沫的18.2%提高到29.0%。UL94垂直燃烧等级达到V-0水平,释热速率峰值（PHRR）由纯泡沫的235 kW/m2降至80.69 kW/m2,烟雾生成速率（SPR）较纯泡沫降低约69%。结合实验结果和和阻燃原理,研究分析认为经阻燃处理RPUF的快速自熄能力源于硅-磷杂化包覆层在燃烧过程中可转化为二氧化硅致密化的富磷碳层,该结构可以显著降低燃烧过程中的物质与能量传递,大大提高了易燃RPUF的安全指数。（4）以（2）中合成的硅-氮阻燃前驱体MEL-KH和DOPO-VTMS以及甲基三甲氧基硅烷（MTMS）为原料通过溶胶-凝胶法引入Si-O-Si骨架中,合成出了硅-磷-氮杂化阻燃溶胶（SiR-DOPO-MEL）,并利用真空浸渍、高温固化工艺处理的聚氨酯硬质泡沫,得到了阻燃尚可、高热稳定性的硅-磷-氮杂化阻燃硬质聚氨酯泡沫（SiPN-RPUF）。结果显示三聚氰胺的引入可以有效地提高RPUF的热分解起始温度。但是三聚氰胺的热分解释放气体的过程对坚固阻隔层的形成起到了不利的影响。对MEL-KH的阻燃应用需要进一步探索其合适的应用场景。