天然橡胶(NR)广泛用于交通运输、建筑、石油化工、机械等各行各业，和人们的生活息息相关。但天然橡胶氧指数很低，属于易燃材料，限制了其在交通运输、电线电缆及公共场所的应用，因此研究天然胶的阻燃至关重要。膨胀型阻燃剂(IFR)阻燃效率较高，且属于环境友好型阻燃剂，目前被广泛应用在阻燃领域。笼型倍半硅氧烷(POSS)作为一种新型有机-无机杂化材料，其无机内核具有较好的耐热性，键合到聚合物分子链中可以有效提高聚合物的热稳定性，同时作为一种含硅类阻燃剂与常用阻燃剂复配后，可以明显提高聚合物的阻燃性。本文基于提高NR的阻燃性和热稳定性，对NR进行了化学改性和物理填充改性，讨论了不同阻燃剂对膨胀阻燃天然胶复合材料阻燃性能的影响。实验中采用极限氧指数仪、锥形量热仪和热失重分析仪分别从LOI、热释放速率、火灾危险评价指数及耐热性四个方面评价了聚磷酸铵(APP)/三聚氰胺(MEL)/季戊四醇(PER)不同质量比组成的IFR对NR阻燃性能的影响。结果表明：当APP/MEL/PER添加质量比为4/1/1时，NR/IFR的阻燃效果最好，其中LOI可达到28.5%，热释放速率、最大平均热释放速率均达到最小值，同时体系具有较小的放热指数和生烟指数。研究POSS对NR性能的影响时，分别采用熔融改性法和溶液改性法制备了八乙烯基笼型倍半硅氧烷(OVP)/NR复合材料。利用FT-IR、ICP-OES对改性后的橡胶进行表征，结果发现：熔融条件下POSS能够与天然胶发生接枝反应，通过TGA、DSC对POSS/NR复合体系进行热性能分析，表明POSS的加入显著提高了复合体系高温下的热氧稳定性，且复合体系的Tg也稍有提高；利用FT-IR、TGA对溶液法改性后的NR进行表征和分析，发现通过溶液改性法可以将POSS键入到NR分子链上，且改性后NR的热分解过程发生改变，热稳定性能得到改善，仅加入5wt%POSS时，改性NR在400~600℃时的热稳定性及600℃的残余量均高于熔融法制备的POSS/NR复合材料，从而说明溶液法制得的改性橡胶具有更好的热稳定性。确定IFR的基本组成后，继续添加可膨胀石墨(EG)、二乙基次膦酸铝(ADP)、分子筛和笼型倍半硅氧烷与IFR复配，找出最佳协同阻燃剂。结果显示EG与IFR存在对抗作用，EG的加入降低了复合体系的阻燃性能；而ADP、分子筛及POSS均与IFR具有协同作用，且各种协同剂与IFR之间都存在一个最佳配比。其中POSS的加入不但能够提高NR的阻燃性能同时能够明显改善体系的力学性能，相同阻燃剂用量下，POSS的加入能够明显降低体系的热释放速率、总释热量、生烟速率及CO/CO2生成量。POSS低温时的挥发及高温时向硅化物的转变使其对材料热稳定的影响分为两个阶段，即在低温时的热稳定作用不明显，高温时能明显改善材料的热稳定性。