环氧树脂因优异的机械性能、耐腐蚀性能等被广泛应用于电气航天等领域,但易燃特性极大阻碍其拓展应用。膨胀阻燃剂是一种可用于环氧树脂的绿色阻燃剂,具备低烟、无毒等优势,但其缺陷在于阻燃效率低,添加量大,导致环氧树脂的机械性能弱化。学者们通常运用协同阻燃剂改善膨胀阻燃剂的缺陷。近年来纳米二维材料因其比表面积大、高热稳定性等特性,可作为优良协同阻燃剂而逐渐被引入阻燃领域。仅需微量纳米二维材料与膨胀阻燃剂协同,就可使复合材料的阻燃性能全面提升。研究者们也发现:纳米二维材料剥离程度越高、性能越稳定,其对阻燃性能的提升越高。但常规的纳米二维材料制备工艺存在多种缺陷而难以实施,因此,采用一种绿色高效的方法制备出高质量的纳米二维材料是目前亟需解决的问题。本工作针对鳞状石墨、六方氮化硼、二硫化钼三种材料,运用微波工艺与冷冻干燥工艺对其进行高效剥离、表面有机改性与纳米二维结构保持,并围绕上述工艺后的纳米二维材料与膨胀阻燃剂协同阻燃环氧树脂的阻燃性能开展了一系列研究工作,内容如下:一、对鳞状石墨、六方氮化硼、二硫化钼分别采用16组微波工艺进行剥离,直到制备出纳米二维石墨、纳米二维六方氮化硼、纳米二维二硫化钼。通过机械共混制备了纳米二维石墨/膨胀阻燃环氧树脂复合材料、纳米二维六方氮化硼/膨胀阻燃环氧树脂复合材料、与纳米二维二硫化钼/膨胀阻燃环氧树脂复合材料。研究了微波工艺与组份参数对二维材料微观剥离形貌、复合材料热稳定性、阻燃等性能的影响。结果表明:不同种类的纳米二维材料的最佳剥离效果对应了不同的微波剥离工艺;添加量在2wt%时,三种纳米二维材料与膨胀阻燃剂的协同效果均为最佳。复合材料的最大热降解速率极大降低、残炭率提高、极限氧指数超过27%、垂直燃烧达到V-0级别、热烟释放性能均得到明显改善。二、对纳米二维石墨(纳米二维六方氮化硼、纳米二维二硫化钼)/膨胀阻燃剂/环氧树脂复合材料的非等温热降解动力学机理进行探索,选用Flynn-Wall-Ozawa法和Coats-Redfern法推导了环氧树脂及其阻燃纳米复合材料的热降解活化能与反应机理函数。研究发现:复合材料受热失重温度滞后现象的影响,热分解曲线均向高温方向移动,但热分解规律保持一致;阻燃纳米复合材料的活化能受微波工艺和二维纳米材料含量的影响,在添加量为2wt%及剥离效果较优的工艺时,活化能变化趋于稳定,且皆遵循三维扩散型反应机理,而环氧树脂遵循一维扩散反应机理。综上,本文研究了不同的微波工艺对不同组份的纳米二维材料的剥离效果,并与膨胀阻燃剂协同阻燃环氧树脂,综合分析了其阻燃性能和物理性能,并深入探索了复合材料的热降解动力学机理。