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不饱和聚酯(Unsaturated Polyester Resin, UPR)具有优异的机械性能、电性能和耐化学腐蚀性能等优点,UPR是增强复合材料领域中使用量最大的一种热固性树脂。然而,UPR的易燃性限制其广泛的应用。为此,需要对不饱和聚酯进行阻燃处理。随着人们对环境污染问题认识的深入,国际相关环保法规日益严格,UPR阻燃研究向环境友好的趋势发展。本论文在综述了阻燃不饱和聚酯最新研究进展的基础上,针对阻燃不饱和聚酯研究的局限和缺点,通过分子设计,合成含磷、氮、硅等阻燃元素的无卤阻燃单体和阻燃剂,通过“反应型”和“添加型”的方法将其引入至不饱和聚酯基体中；进一步研究将反应型的阻燃单体作为UPR稀释交联剂取代苯乙烯,并结合纳米复合技术,制备本质阻燃UPR及其纳米复合材料；研究阻燃单体及阻燃剂对UPR热稳定性、燃烧性能及阻燃性能等性能的影响,探讨无卤阻燃UPR的阻燃机理,主要的研究工作如下：1.通过分子设计,分别合成含磷、氮阻燃剂TRIPOD-DOPO和含磷、硅阻燃剂DOPO-VTS;并通过FTIR、1HNMR,31PNMR、MS等分析手段对合成的阻燃剂分子结构进行表征。TRIPOD-DOPO通过物理共混法直接添加到UPR中,制备阻燃UPR/TRIPOD-DOPO样品；DOPO-VTS通过溶胶-凝胶法添加到UPR中,制备含磷的UPR/SiO2有机无机杂化材料。通过TGA、MCC、LOI研究阻燃UPR的热稳性、燃烧性能和阻燃性能,结果表明：阻燃剂的加入,提高了UPR在高温区间内的热稳性和热氧化稳定性,且具有较高的残炭量,氧气能够促进TRIPOD-DOPO催化成炭性能；随着阻燃剂添加量的增加,阻燃UPR的LOI值增加且热释放速率峰值和总热释放量显著降低。此外,TG-IR结果表明：两类基于DOPO结构的阻燃剂不仅通过提高残炭量发挥凝聚相阻燃作用,而且通过捕捉H/OH活性自由基,抑制燃烧链式反应发挥气相阻燃作用。2.合成两种含丙烯酸双键的反应型阻燃单体ODOPB-AC和APBPE,通过自由基共聚的方法,将两种反应型单体引入至UPR分子链中,制备本质阻燃UPR。热重结果表明：反应型阻燃单体的引入降低了材料的起始热分解温度,ODOPB-AC的刚性分子结构抵消了部分起始热分解温度的降低,但是材料在高温阶段的热稳定性和热氧化稳定性得到提高,氧气能够促进ODOPB-AC的催化成炭性能。MCC和LOI结果表明：阻燃单体的引入能够降低材料的热释放速率峰值和总热释放量,提高材料的LOI值。ODOPB-AC和APBPE能够促进UPR高温热解成炭,阻止热量和质量在基体和燃烧区域间的传递,提高材料的阻燃性能。此外,APBPE主要在凝聚相发挥阻燃作用,而ODOPB-AC既能够在气相也能够在凝聚相发挥阻燃作用。3.合成了马来酰亚胺结构的反应型含磷阻燃剂SPDPC-HPM,通过自由基共聚反应,引入至UPR分子结构中,制备本质阻燃的UPR材料。SPDPC-HPM的引入,起始热分解温度和热稳定性得到提高,克服了传统有机磷阻燃剂降低材料的起始热分解温度的缺点；动态热力学分析结果表明：在SPDPC-HPM添加量为1wt%时,材料的储能模量得到提高,且阻燃的UPR仅有一个内耗峰,说明SPDPC-HPM与基体共聚性能良好；此外,MCC结果显示阻燃样品的热释放速率峰值和总热释放量均得到了降低；SPDPC-HPM添加量为10wt%时,可以使得UPR的氧指数达到26.0vol%; SPDPC-HPM的加入促进UPR高温热解成炭,形成的炭层结构更加致密,内部呈蜂窝状的结构,能够有效地隔绝热量和质量在基体和燃烧区域传递,保护基体。4.分别通过熔融法和溶液法制备UPR预聚体与层状无机物(OMMT和S-LDH)的预插层混合物,通过自由基原位聚合法,制备了UPR/层状无机物纳米复合材料。XRD和TEM结果表明：S-LDH在UPR基体中能够得到插层和插层-剥离的结构,分散性较好；此外,与熔融预插层法相比,溶液预插层法所制备的纳米复合材料具有较好的分散效果。层状无机物的引入提高了UPR的热稳定性和残炭量,并降低了UPR最大热失重速率,纳米复合材料具有更低的pHRR和THR。通过对比研究发现,溶液预插层法制备的UPR/S-LDH具有最好的分散效果,最高的热稳定性、最低的pHRR和THR。5.为了进一步提高UPR的阻燃性能,将APBPE和TAIC (1:1w/w)混合阻燃剂作为稀释交联剂取代UPR体系中的30wt%的苯乙烯,同时引入S-LDH,制备本质阻燃UPR及其纳米复合材料。XRD和TEM结果表明：S-LDH在阻燃UPR基体中高度分散,显示出剥离结构；TGA结果表明：阻燃单体APBPE的柔性分子结构和较弱化学键P-O-C造成UPR的起始热分解温度降低,S-LDH的引入,能够提高初始阶段UPR的热稳定性：阻燃单体及层状无机物的引入提高了UPR高温阶段的热稳定性,阻燃单体主要在凝聚相发挥阻燃作用,形成保护性的炭层；本质阻燃UPR/S-LDH纳米复合具有最低pHRR和THR,显示出优异的阻燃性能。