聚丙烯因其价廉、质轻、无毒等优点被广泛用于汽车工业、产品包装、电子工业等领域。但由于聚烯烃的纯碳氢成分和碳-碳单键结构导致其极易燃烧且很难阻燃（燃烧过程中难以形成稳定炭层）,而且燃烧过程会产生大量的烟和有毒气体（主要是一氧化碳）,极大的威胁人类的生命财产安全。因此,聚烯烃阻燃一直是高分子复合材料领域的研究热点和难点。氢氧化镁因其无毒、价廉且能同时提高聚丙烯的阻燃和抑烟性能等优点而备受关注,但氢氧化镁对聚丙烯几乎没有成炭促进作用,燃烧过程形成的氧化镁炭层强度低,容易产生裂缝而导致阻燃抑烟性能下降。针对上述问题,本文设计合成了一系列具有催化成炭功能的核壳型氢氧化镁基复合阻燃剂,在此基础上,进一步引入泡沫膨胀、多孔陶瓷或多孔膨胀结构到该复合阻燃体系中,以改善聚丙烯成炭性和构建阻燃抑烟增强炭层,并深入探究炭层结构与阻燃抑烟性能的构效关系。具体研究内容如下:1、原位生长多壁碳纳米管提高聚丙烯成炭性能。通过沉淀法合成氢氧化镍@氢氧化镁复合阻燃剂,考察了聚丙烯/氢氧化镍@氢氧化镁的成炭和阻燃抑烟性能。结果表明,氢氧化镍@氢氧化镁原位催化聚丙烯脱氢炭化生成多壁碳纳米管,提高体系成炭性。氢氧化镍@氢氧化镁复合阻燃剂填充量60 wt%时,聚丙烯/氢氧化镍@氢氧化镁体系总的热释放、生烟和一氧化碳生成比聚丙烯分别降低了 81.5%、94.6%和81.8%。2、原位定向生长多壁碳纳米管增强聚丙烯体系炭层膨胀性。通过共沉淀法制备镍-钼@氢氧化镁复合阻燃剂,考察了聚丙烯/镍-钼@氢氧化镁体系的阻燃抑烟性能,分析了体系的成炭机理和炭层结构。结果表明,镍-钼@氢氧化镁催化聚丙烯在阻燃剂颗粒表面定向生长多壁碳纳米管阵列,使炭层逐渐膨胀,从而提高炭层的阻隔作用。3、构筑快速膨胀泡沫炭层改善聚丙烯体系燃烧初期炭层膨胀性。针对聚丙烯燃烧初期催化成炭滞后性导致的阻燃性能不佳问题,利用膨胀阻燃剂（聚磷酸铵+季戊四醇）与镍催化剂@氢氧化镁协效,将泡沫膨胀结构引入聚丙烯/镍催化剂@氢氧化镁体系,考察了聚丙烯/膨胀阻燃剂/镍催化剂@氢氧化镁体系的阻燃抑烟性能与炭层结构之间的构效关系。结果表明,镍-钼@氢氧化镁可以促进聚磷酸铵与季戊四醇的酯化成炭,使炭层快速发泡膨胀,提升了燃烧初期炭层的膨胀性和阻隔作用。阻燃剂填充量60 wt%时,聚丙烯/膨胀阻燃剂/镍-钼@氢氧化镁的热释放速率峰值比聚丙烯/镍-钼@氢氧化镁体系降低了 39.8%。4、构筑多孔陶瓷炭层提升聚丙烯体系炭层烟吸附性能。为了避免泡沫膨胀炭层生烟量增加现象,进一步将多孔陶瓷阻燃剂（磷酸铝@氢氧化铝+硼酸锌）与镍催化剂@氢氧化镁协效,构筑多孔陶瓷炭层。考察了聚丙烯/多孔陶瓷阻燃剂/镍催化剂@氢氧化镁体系炭层的烟吸附性能和炭层结构之间的构效关系。结果表明,与泡沫膨胀炭层相比,多孔陶瓷炭层的多孔结构提升了炭层的烟吸附性能,总的生烟量下降了 87.4%,但膨胀性的下降减弱了炭层的阻隔作用。5、构筑多孔膨胀炭层全面提高聚丙烯体系阻燃抑烟性能。将膨胀石墨与镍催化剂@氢氧化镁协效,构筑多孔膨胀炭层。考察了聚丙烯/膨胀石墨/镍催化剂@氢氧化镁体系炭层结构与阻燃抑烟性能之间的构效关系。结果表明,氢氧化镍@氢氧化镁协效膨胀石墨构筑多孔膨胀炭层,增强了体系的成炭性,提高了炭层的膨胀性和烟吸附性能。阻燃剂添加量60 wt%时（55 wt%的氢氧化镍@氢氧化镁+5 wt%的膨胀石墨）,聚丙烯/膨胀石墨/氢氧化镍@氢氧化镁体系总的热释放、生烟和一氧化碳生成比聚丙烯分别降低了83.8%、97.3%和 83.9%。