高效、安全、环境友好的阻燃剂和阻燃材料研究一直是阻燃领域关注的共性科学问题。作为重要的无卤无毒阻燃剂之一,氢氧化镁(MH)由于其结构及阻燃机理特点,导致其阻燃效率低,添加量大导致阻燃材料力学等诸多性能的恶化,MH的高效阻燃技术仍是有待解决的科学技术问题。本论文基于凝聚相阻燃机理,设计并构建可陶瓷化MH阻燃剂及其阻燃材料,研究陶瓷化MH的陶瓷化行为及其对复合材料阻燃性能、燃烧行为、热降解行为的影响,通过对凝聚相炭层的组成及结构的研究,揭示陶瓷化阻燃的阻燃机理。采用聚碳硅烷(PCS)作为陶瓷化助剂,构建PCS改性MH高效无卤无毒无机阻燃体系,形成自撑性隔热炭层,大幅度降低阻燃剂的用量。通过扫描电子显微技术(SEM)、热重-红外连用技术(TG-FTIR)、热裂解气相色谱-质谱技术(GC-MS)、差示扫描量热(DSC)、X射线衍射技术(XRD)、X射线光电子能谱技术(XPS)等多种手段的分析和检测,研究并揭示可陶瓷化MH高效阻燃剂及其阻燃材料的热降解过程与炭层演变过程,阐明阻燃机理,满足电线电缆领域对无卤无毒高效阻燃新材料的需求,为研究高效无机阻燃剂提供理论参考。采用表面改性技术制备PCS改性的MH(PCS/MH),PCS分子与MH之间以分子间作用力—氢键结合,为MH的陶瓷化提供可能。PCS/MH复合阻燃剂在升温过程中可在MH表面形成硅酸镁,从而实现Si-O-Mg化学键将PCS陶瓷化中间产物和MH分解产物氧化镁颗粒粘结在一起,使聚合物复合材料在燃烧过程中可形成陶瓷化炭层。通过阻燃性能和燃烧行为的研究表明,MH与PCS之间表现出显著的协效阻燃作用,PCS能够显著提高复合材料的氧指数(OI),特别是在MH低添加量下OI能够达到35%(26 wt.%MH,4 wt.%PCS),超过相同添加量的溴系阻燃体系和传统膨胀阻燃体系;在PCS/MH用量比为1/9,阻燃剂用量为50 wt.%时,使热释放速率峰值降低36%,总热释放量降低11%,材料的火灾安全性能得到提高。建立陶瓷化炭层的结构和热稳定性、阻燃性能和燃烧行为的关系。通过热分解行为研究表明,PCS提高MH的热分解稳定性,减小MH分解温度与PE热降解温度之间的差距,使MH的热分解与PE的热降解更加匹配,更有利于MH/PE复合材料热稳定性的提高。通过燃烧行为研究表明,PCS/MH能够起到延迟燃烧的作用,并随着阻燃剂用量的增加在短时间内形成有效的阻隔层,有效地抑制燃烧。揭示陶瓷化炭层对阻燃性能的影响机制。PCS/MH/PE复合材料在气相中并不发挥阻燃作用,且在凝聚相中没有催化成炭作用,其阻燃机制的关键在于PCS的陶瓷化作用改善凝聚相残炭的结构:PCS发生表面迁移从而在炭层表面形成一层致密、连续的陶瓷化阻隔层,起到隔质作用;在体相则形成膨胀的、多孔结构的残炭,起到隔热作用,从而提高氧化镁颗粒形成炭层的隔质隔热作用;此外,PCS自身及其与MH之间的陶瓷化反应提高残炭的强度,能够维持多孔炭结构。