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聚酰胺6（PA6）是一种广泛应用在航空航天、通用汽车、轮船制造和家用电器等领域的工程塑料。但是,PA6的极限氧指数（LOI）低,具有易燃性,极易造成严重火灾危害。对PA6材料进行阻燃改性一直是学术研究和产业界应用中的热点问题。类石墨氮化碳（g-C3N4）是一种新型不含卤素且理论上只由碳氮两种元素组成的二维材料。g-C3N4在光催化领域已经得到了较为充分的研究,但是其拥有的阻燃潜力却长期被忽视。为了充分开发g-C3N4的阻燃潜力,同时解决PA6的易燃问题,本文制备了类石墨氮化碳及三种类石墨氮化碳协同阻燃体系,并将其应用在PA6树脂中,研究阻燃复合材料的阻燃性能及相应机理,本文的具体研究内容是:（1）采用固相热缩聚法,以三聚氰胺为原料,制备了g-C3N4新型阻燃材料,研究了反应温度、反应时间和反应气氛对g-C3N4合成结果的影响,得到了g-C3N4的优化制备工艺。该工艺为空气气氛下,将三聚氰胺程控升温至600℃,升温速率为10℃/min,并继续保温2 h后自然冷却至室温,此工艺下的g-C3N4产率约60%。随后,g-C3N4被单独应用在PA6中,制备了阻燃PA6复合材料。在添加9 wt%的g-C3N4后,PA6/g-C3N4复合材料的LOI提升到24.3%,垂直燃烧（UL94）为V-2级。锥形量热测试（CCT）显示,复合材料热释放速率峰值（p HRR）由2465.3 k W/m~2下降到了2015.2 k W/m~2,降幅约18.3%,总释热量（THR）由337.01 MJ/m~2下降到241.03 MJ/m~2,降幅约28.5%。此外,CCT结果还表明,PA6/g-C3N4复合材料烟气危害性也有所降低。采用电子显微镜（SEM）观察,拉曼光谱法（Raman）,热失重法（TGA）、热红联用法（TG-IR）、原位红外法和裂解-气相色谱质谱法（Py-GC-Ms）分别从凝聚相与热解过程研究了g-C3N4的阻燃机理。结果显示,g-C3N4的阻燃效应主要为气相机制,同时兼具一定程度凝聚相作用。一方面,g-C3N4可以分解产生难燃气体,吸收燃烧热并降低燃烧环境氧气与可燃性气体浓度,另一方面,g-C3N4还可以促进基体生成芳香化合物和石墨化程度更高的残炭,有利于火焰熄灭。（2）为了进一步提高g-C3N4阻燃效率,采用水相成盐法制备了有机次膦酸盐2-羧乙基苯基次膦酸铝与g-C3N4的协同阻燃剂（CNALCPA）。CNALCPA的TGA测试结果显示,协同阻燃剂具有良好热稳定性,起始热分解温度(T-5%)为447.3℃,可以应用于PA6等工程塑料。燃烧性能测试结果显示,CNALCPA在PA6中表现出优良阻燃性能,在PA6中添加20 wt%CNALCPA后,PA6阻燃复合材料的LOI达到38.1%,并达到UL94 V-0等级。CCT测试表明,CNALCPA可以提高PA6的火灾安全性指数,延迟PA6分解,为人们逃离火灾现场提供更多时间。同时,CNALCPA还较大幅度降低了燃烧释热总量和烟雾生成总量。CNALCPA阻燃剂阻燃机理研究发现,CNALCPA在PA6中的阻燃机理是凝聚相和气相结合的阻燃机理。在凝聚相中,CNALCPA具有物理屏障作用,还能催化基体生成更致密的炭残留层。在气相中,CNALCPA分解生成PO·自由基与大量不燃性气体,快速阻断燃烧链式反应。（3）以三聚氰胺、氰尿酸和制备的g-C3N4为原料,采用表面氢键自组装反应和微胶囊技术,合成了三聚氰胺氰尿酸包覆g-C3N4微胶囊阻燃剂（CNMCA）采用傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射法（XRD）与SEM确认了阻燃剂的微观结构。结果显示,CNMCA具有良好的核壳结构且包覆严密,微胶囊包覆过程没有破坏MCA或g-C3N4的原本化学结构。CNMCA阻燃性能测试表明,相较传统MCA阻燃剂,CNMCA拥有更好的阻燃性能。添加7 wt%商品化MCA的PA6/MCA7样品,其LOI值为28.1%,UL94等级为V-2级,灼热丝起燃温度（GWIT）为700℃,而相同添加量的PA6/CNMCA7样品的LOI值上升到30.1%,UL94等级为V-0级,GWIT为750℃。CCT测试进一步表明,CNMCA降低了火灾蔓延危害,提高了材料火灾安全性,可以更好地减少材料的总释热量和总烟气产生量。CNMCA的阻燃机理研究表明,CNMCA具有一定程度的凝聚相阻燃功效,其可以在材料的燃烧表面生成更加细密的残炭,这种残炭有利于火焰快速熄灭,这是CNMCA阻燃性提升的关键因素。同时,CNMCA还通过熔滴现象达到快速带走燃烧热,达到阻断燃烧的目的,这也是CNMCA保持高效的主要原因。另外,CNMCA还能在树脂基体降解前提前分解,吸收燃烧热,生成不燃性气体,破坏燃烧微环境,发挥气相阻燃功效。（4）采用水相成盐和固相热缩聚的两步法制备了聚磷酸三聚氰胺/类石墨氮化碳膨胀阻燃体系（CNMPP）,并将其熔融共混至PA6基材中,表征其阻燃性能和降解过程,同时研究其阻燃机理。TGA分析显示,CNMPP具有较商品化MPP更高的热分解温度。阻燃性能测试表明,CNMPP阻燃性能良好,且具有膨胀型阻燃剂的特点。CNMPP的阻燃性在22 wt%添加量下发生突变,并快速达到UL94 V-0等级和28.5%的LOI值。CCT测试显示,CNMPP在燃烧过程中减少了热量与烟雾的释放,具有良好隔热抑烟效果。阻燃机理研究表明,CNMPP具有凝聚相和气相双重阻燃功效。在凝聚相中,CNMPP通过协同阻燃形成多孔结构含磷炭层,隔绝氧气、可燃性小分子和热量的交换,在气相中,CNMPP分解释放含磷小分子和大量难燃性气体,并降低了可燃产物和氧气的浓度,发挥气相稀释作用。