随着时代和科技的进步,在阻燃科学方面对于阻燃材料的环保问题、效率问题的重视程度日趋升高。聚丙烯(PP)作为一种十分重要的通用树脂,因其在各个行业的广泛应用,对其阻燃的要求也越来越高。膨胀阻燃体系近年来成为阻燃领域的热点之一,其具有的优点也十分突出,比如高效和环保。在膨胀阻燃体系中复配一些层状纳米硅酸盐、金属氧化物等可以提高复合材料的阻燃性能,展现出了优异的协同作用。因此,膨胀阻燃结合协同阻燃的研究对于高聚物的阻燃具有十分重要的意义。本文的原料来自辽宁的膨润土矿,经过一系列的精细加工制备出性能优良的有机膨润土(OMMT),并确定其各项工艺的最佳工艺参数。系统研究了改性剂的种类和用量对于膨润土改性的影响及其机理。研究发现反应型改性剂己内酰胺通过形成酰胺离子在层间排列,使层间距增大。而非反应型的改性剂则是依靠有机长链在层间排列来增大层间距,且不同的排列方式对于层间距的增大程度不同;复合改性由于不同改性剂进入层间时存在竞争关系,使得层间距增大的程度不如单一改性剂。选用OMMT和与PP复合,形成分散均匀的PP/OMMT复合材料,并通过对复合材料燃烧行为的研究明确OMMT的阻燃作用。说明OMMT对PP确实存在阻燃作用,但其阻燃效果达不到阻燃材料的要求。选用层状硅酸盐OMMT为协效剂,与膨胀阻燃剂聚磷酸铵(APP)/双季戊四醇(DPER)复配,制备了膨胀阻燃PP,研究了OMMT对复合材料阻燃性能的影响,并通过对复合材料热降解行为的研究探究其作用机理。实验发现,OMMT与膨胀阻燃剂的协同作用可进一步提高PP的氧指数,使得复合材料热释放速率降低,残炭量升高,且OMMT通过影响APP的热降解来实现这一协同作用。以APP为酸源、DPER为碳源,有机膨润土、金属氧化物为协效剂,与PP熔融共混形成膨胀阻燃复配体系。基于层状纳米硅酸盐及金属氧化物阻燃协效作用,采用负载金属氧化物的方法,制备了含有ZnO、Fe2O3、CuO的改性膨润土(OMMT(ZnO)、OMMT(Fe2O3)、OMMT(CuO))。首先将PP与OMMT(Fe2O3)复合,制得的PP/OMMT(Fe2O3)较PP氧指数有所提高、峰值热释放速率下降,与PP/OMMT复合材料作对比发现OMMT(Fe2O3)对PP确实存在阻燃作用,且OMMT(Fe2O3)阻燃效果高于OMMT,但二者阻燃效果均达不到阻燃材料的要求。再将三种负载了金属氧化物的有机膨润土分别与APP/DPER复配膨胀阻燃PP,考察了改性膨润土的催化协效作用。通过热失重分析(TG)、X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段,研究了PP阻燃体系的阻燃性能及机理,还有燃烧后残炭的微观形貌。研究表明,OMMT(ZnO)、OMMT(Fe2O3)、OMMT(CuO)表现出优于OMMT的协同阻燃作用,复合材料的阻燃性能较优异,且金属氧化物通过改变APP热解过程发挥协同阻燃作用。以上结果,为新型阻燃剂的制备奠定了实验基础,制备出了新型高效的阻燃协效剂,探讨了协效膨胀阻燃作用机理的研究,为膨胀阻燃PP的制备提供了实验依据。