该文合成并用红外光谱(FTIR)表征了二类共六种含氮大分子(NP)炭化剂,包括聚脲类(PU)的PUE、PUH、PUX和三嗪类(TR)的TRE,TRH及TRX.配以蜜胺(MEL)交联聚磷酸铵PPN为炭化催化剂,可以组成对聚丙烯(PP)有良好阻燃效果的磷氮大分子膨胀阻燃剂(IFR).考察了PPN/NP/PP膨胀阻燃体系中PPN/NP重量配比、PPN中P/MEL重量比以及阻燃剂添加量对阻燃聚丙烯氧指数(OI)的影响.发现PPN/NP/PP体系中存在着明显的磷氮协同阻燃作用.在膨胀阻燃剂总添加量为30wt%时,当PPN/NP=5/1(W/W)时体系阻燃性能最好.而PPN中以P/MEL重量比值在5左右即PPN5炭化催化效果最佳.体系中的磷氮协同作用程度对氧指数有直接影响,磷氮协同作用程度越大,阻燃性能越好.应用热重分析方法(TG)考察了聚丙烯膨胀阻燃体系的热降解失重行为.发现PPN/NP/PP体系热降解失重过程主要经历了四个阶段,即α、β、γ和θ失重.不同的热降解气氛对体系的热降解失重行为有影响.研究表明磷氮膨胀阻燃体系中,有氧气存在时,聚丙烯在阻燃剂作用下参与了体系的成炭反应,增加了体系的残留物量.实验发现体系中的磷氮协同阻燃作用程度越高,聚丙烯参与成炭的量越大.初步分析了阻燃剂各组分之间的配比、PPN中P/MEL重量比以及阻燃剂添加量对体系热降解失重行为的影响.对膨胀阻燃体系成炭反应进行了动力学研究,认为PPN有利于体系成炭反应的进行,是一种良好的炭化催化剂.以扫描电镜(SEM)分析并对比了不同体系膨胀炭层的表面与内部结构,证明了炭层结构对阻燃性能有直接影响.认为PPN中的MEL促使体系的炭层膨胀并产生多层次无规状封闭小室结构,使炭层的绝热、隔气作用良好,从而有效地提高了体系的阻燃性能.无机化合物如Al(OH)3、CaCO3的存在可以导致炭层开裂、膨胀结构变差等,致使体系阻燃性能下降.实验认为当PPN5/NP=5/1(w/w)时,体系的膨胀反应与炭化反应过程匹配得最好,有利于形成阻燃性能良好的炭层结构.同时考察了膨胀阻燃体系炭层的元素构成及炭的微观结构.PPN/NP/PP膨胀阻燃体系的热降解反应机理较为复杂.用红外光谱等方法研究初步认为体系的膨胀炭层形成过程中经历了磷酸酯的生成与受热分解反应.由于TR类大分子在受热过程中会产生类似于MEL结构的物质,所以APP/TR/PP体系在热降解过程中出现了γ降解失重峰.