本研究以高抗冲聚苯乙烯（HIPS）为研究对象，采用熔融插层法制备了不同有机蒙脱土（OMMT）含量及不同OMMT片层取向的HIPS/OMMT纳米复合材料，并通过锥形量热仪评价了复合材料的阻燃性能；采用数码相机、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、DBP吸油值法及气体吸附法等对复合材料不同燃烧阶段的剩余残余物的内部结构进行了对比分析；结合实验结果，对聚合物/层状硅酸盐(PLS)纳米复合材料固体残留物的结构（粗结构及细结构）与阻燃性能的关系、炭化过程以及PLS纳米复合材料的阻燃机理过程等进行了研究。对HIPS/OMMT、HIPS/OMMT/氧化镍（NiO）及HIPS/MMT复合材料的锥形量热仪实验研究结果表明，OMMT的加入可以显著提高HIPS以热释放速率表征的燃烧性能，NiO与OMMT复配可以进一步提高复合材料的阻燃性能，而HIPS/MMT复合材料的燃烧性能提高不明显；XRD及TEM结果表明，OMMT片层能均匀的分布在聚合物基体中，使复合材料的层间距有所扩大，形成插层复合结构，而MMT不能与聚合物形成插层复合结构；通过SEM对不同OMMT含量的HIPS/OMMT复合材料残留炭渣层横断面结构的分析研究提出了残留物粗、细二元结构的新型结构模型，且结合空隙率测试结果表明，这些炭渣结构随着OMMT含量的增加，其致密度增加，复合材料的炭渣结构对其阻燃性有显著的影响。本研究重点讨论了复合材料在锥形量热仪燃烧过程中不同燃烧阶段的样品残余物结构变化，进而分析了残余物的炭化过程及其阻燃作用，结果表明，未完全燃烧残余物整个燃烧断面可分为三部分：上部高度裂解层、中部部分裂解层及底部未裂解层，而且在表皮上形成了大量的炭黑聚集体，炭黑聚集体的生成可减少完全燃烧的程度，起到物理热屏蔽效应，能降低材料的热释放速率；HIPS/OMMT/NiO复合材料燃烧过程中纳米NiO粒子填充、堵塞到蒙脱土片层的三维网络空隙中，导致炭层的致密度变大，从而使得材料的阻燃性能有所提高；竖直取向的PLS材料燃烧过程中，粗结构及细结构中的蒙脱土片层多以竖直取向分布并彼此聚集成大片层，阻燃效果较差。蒙脱土片层的横向聚集成片表明了现行的低表面能驱动的迁移理论不尽合理，对此有待进一步研究。本文综合实验结果和理论分析提出了蒙脱土片层热变形吸附聚集成炭层网络的观点，即HIPS/OMMT复合材料燃烧过程中由于OMMT中插层剂的分解，纳米复合结构坍塌，在高温、燃烧火焰、下层涌上气泡的扰动等因素的影响下，蒙脱土片层弯曲变形，坍塌的弯曲蒙脱土片层相互吸附搭建成三维网络，另外周围气泡、温度梯度导致的聚合物燃烧过程中粘度梯度的变化以及蒙脱土片层边缘和中间部分所带电荷不同等也会在某种程度上促进蒙脱土片层的吸附聚集而成炭。