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具有微纳米结构的阻燃剂由于其低添加、高效率等优点成为阻燃材料研究的热点,其中,有机-无机杂化微纳米材料由于综合了有机和无机阻燃剂的优点而成为进一步提升纳米阻燃剂性能的突破点。一维有机-无机杂化材料由于其在性能及形貌方面存在的优势,预期会在低添加量下取得高效阻燃效果的同时提升力学及其他性能。综合以上考量,本文选用金属Cu为无机部分,具有耐热性、成炭性良好的苯硫酚单体为有机部分,利用两者间配位化学自组装结合合成一种新型一维有机-无机纳米线,并在此基础上对其进行进一步杂化改性。然后,将纳米线和杂化材料应用在环氧树脂（EP）中并对阻燃机理进行探索。具体研究内容如下:第一部分,以2,4-二氯苯硫酚和五水硫酸铜（CuSO4·5H2O）为反应原料,在超声的条件下一步制备了氯铜金属-有机纳米线（Cl-Cu）,同时采用2,4-二氟苯硫酚为原料,利用相同方法制备了另一种氟铜纳米线（F-Cu）。对两种纳米线的化学结构、微观形貌、表面结构及热稳定性进行了表征,结果表明:F-Cu纳米线与Cl-Cu纳米线均为均一的线状实心结构,平均直径为200-300 nm,长度范围从几微米到几十微米,比表面积分别为46.708 m2·g-1、40.426 m2·g-1,F-Cu纳米线与Cl-Cu纳米线的化学结构相似;两种材料的热稳定性良好,但其降解行为差异较大,F-Cu纳米线为一阶降解过程,Cl-Cu纳米线的降解过程较缓慢,为三阶降解,F-Cu纳米线比Cl-Cu纳米线初始分解温度略高,成炭性更好。第二部分,将F-Cu纳米线和Cl-Cu纳米线应用于EP的阻燃研究。结果如下:微量（0.5 wt%）的两种纳米线阻燃剂分别加入到EP中,均能够促使EP的提前降解,800℃时残炭率提高,最大热降解速率明显下降;F-Cu纳米线和Cl-Cu纳米线的加入分别使LOI值由25.9%提升至27.2%和27.0%;Cone和XPS结果表明F-Cu/EP和Cl-Cu/EP复合材料的最大热释放峰值（PHRR）分别降低了27.0%、23.9%且总热释放量（THR）、总烟释放量（TSP）及有毒气体的释放均有所降低;残炭的强度和致密度有所增强。阻燃性能的提高主要由于Cu元素在凝聚相转化为CuO和Cu2O起到隔绝的作用,并且其它元素在燃烧过程中释放的不燃性气体起到气相阻燃的作用;此外,F-Cu/EP和Cl-Cu/EP复合材料的力学性能得到显著提高,拉伸强度较纯EP分别提高了41.7%、39.5%,断裂伸长率分别提升了51.3%、43.4%,冲击强度分别提升了18.7%、19.4%。第三部分,以第二部分合成的Cl-Cu纳米线为基础,采用环交联聚磷腈（PZS）对Cl-Cu纳米线进行包覆改性得到PZS@Cl-Cu杂化纳米棒,选择了两个包覆比例的纳米棒0.5PZS@Cl-Cu和2PZS@Cl-Cu进行表征,并将两者应用于EP阻燃,对其阻燃性能进行探究。结果如下:杂化材料结构和形貌分析表明PZS均匀包覆在Cl-Cu纳米线的表面形成分散性和均一性良好的纳米棒,包覆量随着PZS原料投料量的增多而增多,并存在最大值,降解过程随掺杂量不同而产生不同结果;纯EP、Cl-Cu/EP、0.5PZS@Cl-Cu/EP和2PZS@Cl-Cu/EP复合材料的TG结果表明PZS的掺杂促使复合材料的成炭性显著提高,且高于理论计算值,说明PZS与Cl-Cu纳米线在阻燃方面起到协同作用,可进一步提升阻燃性能;Cone测试结果表明了三种复合材料的阻燃性能:热释放速率（HRR）、THR、TSP等均有明显的进一步降低。PZS的包覆进一步促使EP的降解提前,烟释放总量进一步降低,质量残留明显提升,证明了协同效应的存在;其中PZS包覆后残炭结构更加紧密,石墨化程度增加,主要原因是PZS在热降解过程中形成了磷酸或偏磷酸衍生物,促使EP脱水交联成炭,提高阻燃剂在凝聚相所起到的作用。与纯Cl-Cu纳米线相比,PZS@Cl-Cu纳米棒对纯EP力学性能的增强幅度略有降低,但是其复合材料的力学性能较纯EP仍有显著提高,优于一般阻燃剂。综上所述,本文工作合成了以过渡金属Cu和苯硫酚单元杂化而成的一维有机-无机纳米线,并用PZS对Cl-Cu纳米线进行包覆改性得到PZS@Cl-Cu杂化纳米棒,在两种合成材料微量（0.5 wt%）的添加下对EP的阻燃性能和力学性能达到双重提升的效果,PZS与Cl-Cu纳米线在阻燃方面存在协同作用。本文研究工作对微纳米阻燃剂从分子设计、形貌调控到结构-性能构效关系研究都具有借鉴意义和参考价值。