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热塑性复合材料相比于热固性复合材料具有加工性能良好、比强度和刚度高、抗冲击性能好、生产周期短及废料可循环利用等优点,因此逐渐成为人们关注和研究开发的热点。聚乙烯（PE）作为一种低密度、无毒环保且具有优良电绝缘性能及耐化学腐蚀性的热塑性树脂,其在交通运输、食品包装、工业制造等领域有着广泛应用。但是PE的易燃性导致纯PE树脂及其纤维增强复合材料的阻燃性能较差,从而限制了聚乙烯材料的使用范围。用于提升PE阻燃性能的传统阻燃剂中较为常见的是卤系（以氯和溴元素为主）阻燃剂,但是其在体系燃烧时会产生大量有毒气体并伴有浓烟,对环境污染的同时也会危害人体健康。膨胀型阻燃剂（IFR）具有环保高效、低烟低毒等优点,但缺点是添加量大、对聚乙烯以及纤维增强复合材料的力学性能影响大。另外,传统型IFR中的碳源季戊四醇（PER）由于分子量小的缺点,而存在易吸湿、易析出和热稳定性差等问题。因此,开发研究新型高效IFR体系对PE树脂及纤维增强复合材料阻燃性能和力学性能的影响,对聚乙烯复合材料的产品开发及市场应用显得尤为重要。本文合成了热稳定性好、耐水性能突出的三嗪类大分子高效成炭剂,并研究了新型协同阻燃剂——改性后凹凸棒土（OATP）和改性后碱式硫酸镁晶须（OMOSw）对膨胀型阻燃PE及连续玻璃纤维（GF）增强PE复合材料（GFPE）的协同阻燃作用,制备了具有优良阻燃性能、耐水性能和力学性能的PE及GFPE复合材料,并深入探讨了其阻燃机理。主要内容如下:（1）以三聚氯氰、笼状磷酸酯1-氧基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环-[2.2.2]辛烷（PEPA）和丙二胺为原料合成了三嗪类大分子高效成炭剂（PDTBP）,将PDTBP与聚磷酸铵（APP）复配成新型IFR体系,并对PE树脂进行膨胀阻燃改性。研究了APP与PDTBP的配比对PE树脂阻燃性能与力学性能的影响,对比了APP/PDTBP与传统膨胀阻燃剂APP/PER的优劣,分析总结了阻燃机理。PDTBP具有良好的热稳定性和耐水性能,新型IFR体系具有优异的成炭能力,可作为高效阻燃剂使用。当APP与PDTBP的质量配比为2:1时,改性PE的综合性能最优,其热稳定性较高,耐水性能突出,阻燃性能优异,优于传统阻燃剂组。APP/PDTBP在PE中的阻燃机理为:在受热过程中,IFR体系中的APP与PDTBP发生酯化脱水成炭反应,形成熔融态体系,同时由体系释放的不可燃气体促使熔融炭层膨胀发泡,最终形成含有三嗪环结构和P-O-C交联的致密而又多孔的膨胀炭层,该炭层具有屏障效应而对热量、可燃气体及氧气的传递起到抑制作用,因此能够减缓基体材料的进一步燃烧,从而提高材料的阻燃性能。（2）在APP/PDTBP的质量比为2:1的前提下,研究了IFR（APP/PDTBP）体系加入量对PE树脂及GFPE复合材料综合性能的影响及其阻燃机理。随着IFR体系添加量的增加,改性PE树脂材料的拉伸强度逐渐降低而弯曲强度有所提高,而GFPE复合材料的拉伸强度和Ⅰ型层间断裂韧性先升高后降低,IFR体系具有增韧作用,提高了纤维与基体的界面结合强度;PE树脂及GFPE复合材料的阻燃性能随IFR体系含量的增加而逐步改善。综合考虑,PE树脂中添加30 wt%的IFR体系时,改性PE树脂及GFPE复合材料的综合性能最好,但是其中GFPE/IFR复合材料拉伸强度相比添加前下降了10%。IFR体系在GFPE复合材料中的阻燃机理为:在受热过程中,IFR体系在GF表面形成致密膨胀的炭层,一方面降低GF的“灯芯效应”,另一方面抑制热量、可燃气体以及氧气的传递,从而提高GFPE复合材料的阻燃性能。（3）为了解决IFR阻燃改性后GFPE复合材料力学性能损失的问题,在阻燃体系中引入协同阻燃剂OATP组成协同阻燃体系IFR（APP/PDTBP）/OATP,并研究了OATP协同阻燃剂加入量对PE树脂及GFPE复合材料综合性能的影响。在阻燃体系总含量为30 wt%时,随着OATP协同阻燃剂添加量的增加,PE树脂及GFPE复合材料的阻燃性能先升高后降低;同时,OATP协同阻燃剂的加入提升了GFPE复合材料的拉伸强度和Ⅰ型层间断裂韧性,其中拉伸强度提升了35%～43%。26 wt%IFR/4 wt%OATP的协同阻燃体系可赋予PE树脂及GFPE材料优异的综合性能。材料受热或燃烧时,IFR体系形成了膨胀炭层,而OATP协同阻燃剂形成的含镁铝硅氧化物增强了炭层的致密性及热稳定性,从而提升树脂的阻燃效率;对于GFPE复合材料,该膨胀炭层覆盖在GF表面可有效降低GF的“灯芯效应”,同时阻隔热量、可燃气体以及氧气的传递,从而改善GFPE复合材料的阻燃性能。（4）同样在阻燃体系总含量30 wt%不变的前提下,研究了协同阻燃体系IFR（APP/PDTBP）/OMOSw中OMOSw协同阻燃剂加入量对PE树脂及GFPE复合材料综合性能的影响。OMOSw协同阻燃剂的加入提升了GFPE复合材料的拉伸强度和Ⅰ型层间断裂韧性,其中拉伸强度提升了18%～23%;而PE树脂及GFPE复合材料的阻燃性能随着OMOSw协同阻燃剂添加量的增加呈现先升高后降低的变化趋势。24 wt%IFR/6 wt%OMOSw的协同阻燃体系可赋予PE树脂及GFPE材料优异的综合性能。材料受热或燃烧时,OMOSw协同阻燃剂形成的含镁硅氧化物增强了IFR体系形成的膨胀炭层的致密性及热稳定性,该膨胀炭层覆盖在GF表面时有效降低GF的“灯芯效应”,从而提升PE树脂及GFPE复合材料的阻燃性能。