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环氧树脂(Epoxy Resin,EP)具有优异的物理机械、粘合、电绝缘和化学稳定等性能,广泛应用于电子、汽车等领域。然而EP的极限氧指数和垂直燃烧等级低、燃烧过程烟密度大等缺陷严重限制其应用。为了提高EP的阻燃性能,本论文采用过氧化氢氧化制备高羧基含量的羧基淀粉和羧基亚麻纤维,以获得高成炭率、低可燃性气体的成炭剂,将其与密胺树脂包覆的聚磷酸铵(MFAPP,酸源和气源)组成的膨胀型阻燃剂(IFR)添加到EP中,依靠具有缜密和膨胀的炭层结构实现EP燃烧过程中隔热隔氧的目的,提高膨胀阻燃环氧树脂(IFR-EP)的阻燃性能和抑烟性能。论文以过氧化氢氧化经过糊化预处理的淀粉,考察氧化产物的结构与性能,研究其作为成炭剂对环氧树脂的阻燃性能的影响。FTIR和13C-NMR测试结果表明位于葡萄糖基环上的C6伯羟基能被选择性氧化成羧基,所得产物为羧基淀粉。随着氧化度增加到55.4%,羧基淀粉的粘均分子量、初始分解温度下降,结晶度则呈现先上升后下降趋势,说明氧化反应由无定型区域向结晶区域扩展。TG和TG-IR测试结果表明,随着羧基含量的增加,甲醇的释放量下降,最大成炭量上升至23.4%。考察以6.25%的季戊四醇、纯淀粉、羧基淀粉作为炭源,6.25%MFAPP作为酸源和气源的环氧树脂的阻燃性能。结果发现以羧基含量47.6%的羧基淀粉(OST47.6)为炭源,其极限氧指数为29.5%,阻燃等级达到V-0,其阻燃效果优于季戊四醇(PER)和纯淀粉。锥形量热测试结果发现,当OST47.6作为成炭剂时,IFR-EP总的热释放量(THR)和总烟释放量(TSP)与PER作为成炭剂的IFR-EP相比,下降幅度分别为35.0%和21.6%。进一步分析IFR-EP燃烧后的膨胀率和炭层表面形貌,发现OST47.6比PER和ST更具催化成炭能力,所形成的炭层更为致密连续,显著的提高了EP的阻燃性能。为了制备综合性能更为优异的成炭剂,论文选择亚麻纤维为研究对象,以过氧化氢氧化经过碱泡预处理的亚麻纤维,考察氧化产物的结构与性能,研究其作为成炭剂对环氧树脂的阻燃性能的影响。FTIR和13C-NMR测试结果表明,经过预处理后的亚麻纤维葡萄糖基环上的C6伯羟基也能被过氧化氢选择性氧化成羧基,其最大羧基含量为34.5%,所得产物为羧基亚麻纤维(OLF)。氧化过程是由亚麻纤维的无定型区域逐渐向结晶区域扩展,因此OLF的结晶度随着羧基含量的增加呈现先上升后下降趋势。TG和TG-IR测试结果表明,随着羧基含量的增加,OLF的热稳定性下降,甲醇的释放量下降,最大成炭量上升至27.2%。改变MFAPP和OLF比例,考察IFR含量和不同羧基含量OLF对IFR-EP的阻燃性能的影响规律,结果发现以羧基含量为27.4%的OLF(OLF27.4)为炭源,其用量为5%,MFAPP用量为3.75%时,所得IFR-EP的极限氧指数达到30.3%,阻燃等级达到V-0,IFR-EP总的热释放量(THR)和总烟释放量(TSP)分别为19.4MJ/m2和10.1m2/kg,与PER作为成炭剂的IFR-EP相比,下降幅度分别为52.0%和53.9%。通过分析IFR-EP燃烧后的膨胀率和炭层表面形貌,发现EP/MFAPP/OLF27.4所形成的炭层更为致密连续,炭层空洞更小,并且有可能形成更多的结晶炭,因此这种高膨胀比的致密炭层对外界氧气和热能取得更好的阻隔作用,从而显著提高EP的阻燃性能。论文通过吸水测试、表面接触角分析不同成炭剂对IFR-EP耐水性的影响规律,研究发现EP/MFAPP/OST47.6的表面接触角为36.3°,而EP/MFAPP/OLF27.4的表面接触角46.6°,与纯EP相比,分别下降为39.6%和22.5%;EP/MFAPP/OLF27.4吸水率低于EP/MFAPP/OST47.6,其最大吸水率不超过4%,由此可见,采用OLF27.4作为成炭剂,由于阻燃剂添加量较少,成炭剂疏水性较高,因此使得EP/MFAPP/OLF27.4耐水性能获得提高。采用拉伸、缺口冲击测试IFR-EP的力学性能,结果发现,EP/MFAPP/OLF27.4拉伸强度和缺口冲击强度分别为36.9MPa和1.78KJ/m2,是纯环氧树脂的85%和130%。微观形貌分析结果表明,羧基亚麻纤维为柔性纤维,具有一定长径比,在受力时将具有剪切屈服和银纹破坏两种形式,能有效吸收外界能量,从而提高了复合材料的力学性能。因此本论文以过氧化氢氧化制备OLF27.4用于EP膨胀阻燃,不仅具有优异的成炭性能,提高EP的阻燃性能,而且具有良好的力学性能和耐水性能,作为一种新型成炭剂用于EP膨胀阻燃将具有广阔的应用前景。