富勒烯（C60）的自由基捕捉能力能够显著提高聚烯烃的热稳定性,但是单独使用对聚合物的阻燃性能影响不大。本文基于富勒烯的自由基捕捉能力和膨胀型阻燃剂（IFR）的阻燃机理,研究两者复配对聚乙烯（PE）热稳定和阻燃性能的影响。首先,采用熔融共混法制备了 PE/IFR/C60复合材料,研究了 C60对膨胀阻燃聚乙烯体系热稳定性和阻燃性能的影响。结果表明,C60加入到膨胀阻燃聚乙烯体系中会优先参与膨胀型阻燃剂的成炭过程,提高残炭的石墨化程度,剩余的C60会捕获基体中的自由基提高聚乙烯的热氧稳定性。但是C60并不能起到催化成炭的作用,当IFR含量较少时不能形成连续致密的炭层。为改进C60的结构使其具有催化成炭作用以减少IFR的用量,采用简单的反应将铁元素化学键合到C60上,制备了铁元素修饰富勒烯杂化物（C60-Fe）。相比于纯C60,C60-Fe的尺寸更小,在基体中的分散也更好。良好的分散性使C60-Fe对提高聚乙烯的氧化诱导期有显著效果,引入5wt%的C60-Fe后PE的氧化诱导时间（OIT）从4.5 min延长至47.8 min。动力学研究表明,C60-Fe的加入可以提高PE在空气中的热氧化稳定性,并催化氧化脱氢过程,改变了 PE在不同热降解阶段的降解机理和活化能。另外,C60-Fe中的铁元素可以促进膨胀阻燃聚乙烯体系形成连续炭层,C60则起到自由基捕捉的作用,与IFR具有良好的协同阻燃作用,少量C60-Fe即可明显延长PE/IFR体系的点燃时间,降低热释放速率。在C60-Fe与IFR总添加量为15 wt%时可达到较好的阻燃效果。此外,通过共沉淀法合成了富勒烯-双金属氢氧化物杂化物（LDH-C60）,并研究了其对聚乙烯热稳定性和阻燃性能的影响。与LDH或LDH/C60的简单混合物相比,LDH-C60在基体中的分散更均匀,PE/LDH-C60也表现出更好的热稳定性。LDH-C60既能发挥LDH吸收热量、释放水份、形成无机保护层的作用,又能发挥C60的自由基捕捉作用,并可抑制LDH促进PE提前分解的副作用。而且,LDH-C60中的C60可以捕捉大分子链自由基起到抗熔滴的作用,LDH作为碱性中心和层状结构,能够显著减少复配体系的烟释放量,与IFR具有一定的协同阻燃作用。