聚氨酯作为一种新型有机高分子材料,被广泛应用于国民生产生活的各个领域。但是其易燃性对人民的生命和财产有着巨大威胁。因此,对聚氨酯的阻燃研究受到了越来越多科学工作者的重视。近年来,随着纳米科学技术（Nanao-ST）的发展,纳米复合材料（Nanocomposite）由于粒子尺寸小,彼此距离近,具有特定的界面效应、表面效应、量子尺寸效应和超塑性等特点,使得纳米复合材料各种性能远优于用常规共混方法制备的其他材料的性能,从而成为材料科学研究的热点。纳米二氧化硅粒子因成本低廉、具有良好的阻燃抑烟性,在聚合物阻燃领域应用广泛。本论文以正硅酸乙酯为硅源,制备了两系列八种P-N-Si系阻燃剂,并根据合成条件以及热性能等筛选出五种阻燃剂用于聚氨酯的改性研究,主要研究内容总结如下:（1）以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,氨水（NH₃·H₂O）为催化剂,分别采用St?ber法、溶胶-凝胶法（sol-gel）、硬模板法和超声辅助法合成了二氧化硅微球（SiO₂）、介孔二氧化硅微球（mSiO₂）、中空二氧化硅微球（hSiO₂）以及中空介孔二氧化硅微球（hmSiO₂）,然后用KH-550（APTES）对四种纳米微球进行氨基化改性,得到表面带有氨基的NH₂-SiO₂、NH₂-mSiO₂、NH₂-hSiO₂和NH₂-hmSiO₂四种纳米微球,进一步探讨了二氧化硅微球氨基化的适宜条件。通过FT-IR、SEM及TEM对硅球进行结构及形貌表征。（2）以季戊四醇和新戊二醇为原料,分别和三氯氧磷反应,得到两种环状磷酰氯中间体3,9-二氯-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷3,9-二氧化（PDD）和2-氯-5,5-二甲基-1,3,2-二噁磷杂己环2-氧化（DPPC）。用两种磷酰氯分别对四种氨基化二氧化硅微球进行磷酰化接枝改性。得到PDD-NH₂-SiO₂、PDD-NH₂-mSiO₂、PDD-NH₂-hSiO₂、PDD-NH₂-hmSiO₂、DPPC-NH₂-SiO₂、DPPC-NH₂-mSiO₂、DPPC-NH₂-hSiO₂和DPPC-NH₂-hmSiO₂两系列八种P-N-Si系阻燃剂。并探索了磷酰化接枝改性的适宜条件。以FT-IR对目标产物结构进行表征,以SEM和TEM对阻燃剂形貌进行表征,以EDX对阻燃剂进行组成分析,以TGA/DTG对八种阻燃剂的热性能进行研究。（3）以异氰酸酯（PM-200）和聚醚多元醇（4110）为主要原料,采用全水发泡法制备聚氨酯泡沫。依据八种阻燃剂的合成条件及热性能选取PDD-NH₂-SiO₂、PDD-NH₂-mSiO₂、PDD-NH₂-hSiO₂、PDD-NH₂-hmSiO₂和DPPC-NH₂-mSiO₂对聚氨酯进行阻燃改性。以FT-IR表征阻燃聚氨酯的结构。通过LOI和UL-94考察了不同添加量的五种阻燃聚氨酯的阻燃性能。实验结果表明:阻燃PU的LOI值随阻燃剂用量的增加而逐渐提高,当PU/PDD-NH₂-SiO₂、PU/PDD-NH₂-mSiO₂、PU/PDD-NH₂-hSiO₂、PU/PDD-NH₂-hmSiO₂和PU/DPPC-NH₂-mSiO₂的使用量达到30%时,阻燃PU的LOI分别达到24.8%、25.9%、26.1%、24.5%和24.0%,UL-94达V-0级。依据LOI和UL-94测试结果选取PU/PDD-NH₂-mSiO₂、PU/PDD-NH₂-hSiO₂和PU/DPPC-NH₂-mSiO₂进行进一步测试。以SEM表征阻燃聚氨酯及残炭形貌,以TGA/DTG表征其热性能,以Cone表征其在真实火灾中的燃烧性能。SEM测试结果表明,燃烧后纳米粒子迁移到炭层表面的同时阻燃体系表面呈泛白色并形成致密的含Si膨胀炭层。TGA/DTG测试表明,三种阻燃体系均具有良好的热稳定性。Cone测试结果表明,与纯PU相比,三种阻燃体系的总热释放量（THR）、热释放速率峰值（PHRR）、总烟释放量（TSP）及烟生成速率（SPR）等参数均有不同程度的下降,其中PU/PDD-NH₂-mSiO₂-30%的抑烟效果最佳,SPR、RSR、TSR及TSP较空白PU分别降低了39.7%、22.7%、41.5%、41.9%,而PU/PDD-NH₂-hSiO₂-30%的阻燃效果最佳,HRR、THR较空白PU分别降低了16.1%、29.6%。