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随着世界经济的快速发展,能源消耗日益增长。能源问题已经成为制约中国以及其他国家高质量发展的关键。《中国建筑能耗研究报告（2019）》中指出,2017年建筑能耗9.47亿吨标准煤当量（tce）,占全国总能耗的21.11%。因此,在建筑行业开展节能研究,有效降低建筑能耗,提升建筑能源使用效率成为业界关注的焦点,而开发高性能建筑保温材料是实现建筑节能的重要举措。硬质聚氨酯泡沫（RPUF）因其优异的保温性能,施工简便而广泛应用于建筑保温领域。然而,由于有机材质和多孔结构,RPUF极易燃烧并在燃烧过程中释放大量有毒烟气,极易造成重大人员伤害和财产损失。上述不足严重制约RPUF在相关领域的应用,因而对RPUF进行改性,提升其火灾安全性能势在必行。植酸（PA）作为富磷的有机生物质,具有无毒、可降解、可再生等优点。从环保的角度出发,本文以植酸为原料,制备植酸铝（PA-Al）、植酸铜（PA-Cu）、植酸锌（PA-Zn）、植酸铁（PA-Fe）、植酸钴（PA-Co）、植酸镍（PA-Ni）、植酸哌嗪（PA-Pi）和三聚氰胺植酸（MEL-PA）等植酸基阻燃剂,并将制备的植酸基阻燃剂及其复配体系用于改性RPUF,系统研究其对RPUF复合材料泡孔结构、物理性能、热稳定性、阻燃性能、燃烧性能和抑烟减毒等性能的影响。主要工作如下:（1）利用植酸的螯合性能制备一系列植酸金属盐（PA-M）,并引入硬质聚氨酯泡沫,采用一步法全水发泡工艺制备一系列硬质聚氨酯泡沫/植酸金属盐复合材料（RPUF/PA-M）。研究表明,PA-M具有成核作用,适量PA-M的添加能提高复合材料的疏水性,有效提升其服役性能。热重分析（TG）表明,PA-M能提升复合材料高温热稳定性。对比于RPUF,RPUF/PA-Cu30在700℃时的残炭率由12.4wt%提升至26.2wt%。锥形量热表明,PA-M的添加能显著降低复合材料燃烧中后期的热释放速率（HRR）及总热释放（THR）,同时能减少烟雾颗粒的生成。热重-红外联用（TG-FTIR）测试表明,PA-Co对于减少复合材料在燃烧过程中产生可燃性气体及有毒气体最为有效。炭渣分析表明,随着PA-M的添加,RPUF/PA-M的炭层致密性增强,石墨化程度提高。（2）将聚磷酸铵（APP）与PA-Co组成阻燃协效体系（APP/PA-Co）,并将其用于改性RPUF。研究发现,PA-Co能促进APP与RPUF基体的相容性,使RPUF/APP40/PA-Co10的极限氧指数（LOI）提升至22.8vol%,UL-94测试达到V0级别;700℃的残炭率为35.2 wt%,相比于RPUF/APP50提升11.4%。锥形量热测试表明APP能降低复合材料燃烧过程的pHRR及THR,但对材料抑烟性能有限,PA-Co的添加可以在进一步降低RPUF/APP-Co复合材料燃烧过程中的热释放量的同时有效抑制烟颗粒生成。烟密度测试表明,RPUF/APP40/PA-Co10的最大烟密度（MSD）及烟密度等级（SDR）分别降低至50.56%和33.77,明显低于RPUF/APP50。TG-FTIR测试表明,APP与PA-Co的复配使用能有效降低复合材料燃烧过程中有毒气体（CO、HCN）及可燃性气体（碳氢化合物和酯类物质）的释放,进一步证实APP/PA-Co协效体系能在降低复合材料热危害的同时降低其非热危害,有效提升RPUF复合材料火灾安全性。在上述分析基础上,提出APP/PA-Co的协效阻燃机理。（3）以PA和哌嗪（Pi）为原料合成PA-Pi,并将其用于改性RPUF。当添加20份的PA-Pi时,RPUF/PA-Pi20的物理性能最为优异。TG测试表明,PA-Pi的添加可以提升复合材料的高温热稳定性,700℃时,与RPUF相比,RPUF/PA-Pi20的残炭率由12.3 wt%提升至25.8 wt%。锥形量热及烟密度测试表明,PA-Pi能促进复合材料裂解产物进入凝聚相成炭,降低RPUF/PA-Pi的总热释放和总产烟量。TG-FTIR测试表明,相比于RPUF,RPUF/PA-Pi20在降解过程中产生的有毒气体和可燃性气体强度明显下降。炭层分析表明,PA-Pi促进复合材料燃烧过程形成P-N-C,C=C稳定结构,提高炭层的石墨化程度,在凝聚相阻燃机制中发挥重要作用。（4）通过超分子自组装技术制备三聚氰胺植酸（MEL-PA）,并将其用于改性RPUF。扫描电镜（SEM）测试表明,MEL-PA与RPUF基体有良好的相容性。TG测试表明,MEL-PA的添加能促进复合材料初期降解成炭,添加量越大,残炭率越高,高温热稳定性越好。在此基础上,对RPUF/MEL-PA复合材料进行热解动力学分析,结果表明复合材料在主要降解阶段的降解机理为随机成核反应。烟密度测试及TG-FTIR分析表明,MEL-PA有良好的抑烟减毒作用,随着MEL-PA的增加,复合材料的MSD及SDR逐渐降低;与RPUF相比,RPUF/MEL-PA30的MSD及SDR分别降低53.3%和52.5%;同时有毒气体和可燃性气体的释放量明显下降。炭渣测试表明,MEL-PA促进了致密炭层的形成,能有效抑制传热传质。在上述分析基础上,提出MEL-PA的气相凝聚相协同阻燃机理。