聚氨酯材料,因其具有良好的加工性能,价格低廉,生产工艺简单而备受青睐。应用领域涉及航空、建筑、医疗、电子等,遍及各行各业。聚氨酯是一种由多元醇与异氰酸酯通过不同比例、嵌段方式制备得到的一种材料。这一结构导致聚氨酯材料自身存在一个严重的易燃问题,极大的阻碍了该类材料的应用。因此,科学家们开始致力于研发适合于聚氨酯材料的阻燃剂,因为卤系阻燃剂对于人体的危害极大,目前主要研究方向为无卤阻燃材料,这其中,磷系阻燃剂体现出了较好的综合性能,有小部分磷系阻燃剂已经开始代替卤系阻燃剂出现在市场上。磷系阻燃剂因其强效的脱水成炭能力,可以对于基体材料形成保护层而受到研究者们的关注。然而,单一磷系阻燃剂只有凝聚相阻燃机理,有其应用的缺陷,研究者们投向了P-N协同阻燃剂这一领域,构建双相阻燃机理。现有的磷系阻燃剂多为芳香族、螺环笼状等刚性结构,该结构有很好的成炭能力,但是对于后续反应以及材料力学性能可能会造成一定的损失,因此我们选择合成一种含P、O、C环状含磷单体,该结构具有较好的成炭能力和阻燃性能的同时,由于其分子是柔性烷基链,对于基体材料的影响较小。随后在该结构上引入气相阻燃单体含氮五元环,使制备得到的阻燃剂同时具有凝聚相和气相阻燃机理。与此同时,为了避免小分子阻燃剂通过共混引入混合基体材料对高分子材料本身带来的机械性能损伤,阻燃剂易迁移等问题,我们在设计阻燃剂分子结构时,构建了双羟基结构,这使得该阻燃剂可以反应进入聚氨酯材料主链中,成为聚氨酯材料的一部分,此时环状P-N结构处于聚氨酯分子的侧链位置,使得阻燃剂的添加在具有高效阻燃性能的同时对基体材料的力学性能影响降到最低。本文分别对环状P-N阻燃剂的合成及其在聚氨酯泡沫和聚氨酯弹性体中的应用进行了研究:1、制备合成环状含磷化合物和含氮五元环,通过开环加成反应得到双羟基含磷氮结构,即反应型环状P-N阻燃剂,对其结构和热性能进行了表征;2、环状P/N反应型阻燃剂/聚氨酯泡沫复合材料:该复合材料的氧指数最高可达23.7%,结合扫描电镜和X射线光电子能谱测试手段,发现该阻燃剂在燃烧过程中,材料表面形成了致密炭层的同时有均匀的泡孔存在,这表明阻燃剂同时发挥了气相和凝聚相阻燃机理。但是该阻燃剂的加入无法有效的解决聚氨酯材料的熔滴问题;3、环状P-N反应型阻燃剂/可膨胀石墨/聚氨酯泡沫复合材料:为进一步解决聚氨酯软泡的熔滴问题,我们引入膨胀型阻燃助剂——可膨胀石墨与环状P-N反应型阻燃剂协同反应,作用于聚氨酯软泡中,最终测试结果显示该复合材料的LOI（氧指数测试）值可达27.8%,且通过UL-94（垂直燃烧测试）V0级;4、环状P-N反应型阻燃剂/聚氨酯弹性体复合材料:为进一步探讨环状P-N反应型阻燃剂在聚氨酯材料中的普适性,我们选用聚氨酯弹性体作为基体材料,对该阻燃剂做了进一步的研究。研究表明,环状P-N反应型阻燃剂在聚氨酯弹性体中的阻燃效果可达25.8%,体现出了较好的阻燃性能的同时,对机械性能的影响较小。