大多数高分子材料易燃,火灾发生时会造成巨大的财产损失和人员伤亡。因此,赋予高分子材料阻燃性能,是解决高分子材料易燃的重要途径。有机笼状磷-氮协同阻燃剂集酸源、炭源、气源于一体,是无卤、高效、环境友好的阻燃剂。该类膨胀阻燃剂具有隔热、隔氧、防止产生熔滴,赋予了高分子较好的阻燃性能。本文通过BPOD与PEPA发生酰化反应制备有机笼状磷卤中间体——BPOD-PEPA;然后,利用BPOD-PEPA与苯胺和2氨基吡啶分别反应制备出有机笼状磷氮协同阻燃剂——BPOD-PEPA-A、BPOD-PEPA-AP,对其合成条件及阻燃聚氨酯的应用进行了研究。以苯膦酰二氯与季戊四醇磷酸酯为原料,乙腈与1,4-二氧六环为溶剂,合成笼状磷卤中间体——BPOD-PEPA,获得合成优化配比为:n（BPOD）:n（PEPA）=1.7:1,优化的反应条件是:PEPA溶液加热到50℃时开始滴加,滴加时间3h,乙腈与1,4-二氧六环体积比3:1,搅拌磁力转速为800r/min,加热至80℃回流,反应8h,收率为74.92%。采用FT-IR、元素分析、¹H NMR、³¹P NMR对BPOD-PEPA进行表征,证明合成样品即为目标产物BPOD-PEPA。采用TGA对其热性能进行表征,结果表明BPOD-PEPA具有很好的热稳性和较高的残炭量。以BPOD-PEPA为原料,分别与苯胺和2氨基吡啶反应制备出BPOD-PEPA-A、BPOD-PEPA-AP。在最佳工艺条件下,BPOD-PEPA-A与BPOD-PEPA-AP的收率分别为88.12%和85.47%。采用FT-IR、元素分析、¹H NMR、³¹P NMR对其进行表征,证明合成产物与BPOD-PEPA-A结构一致。采用TGA对其热性能表征,结果表明BPOD-PEPA-A与BPOD-PEPA-AP都具有较高的残炭量,而BPOD-PEPA-A热稳定性远优于BPOD-PEPA-AP;通过SEM对其残炭进行分析,发现BPOD-PEPA-A的炭层表面致密、膨胀性较好且表面没有孔洞,而BPOD-PEPA-AP的炭层表面明显破裂及孔洞。与纯PU相比,添加BPOD-PEPA-A和BPOD-PEPA-AP的PU具有一定的效果,尤其是BPOD-PEPA-AP。10%BPOD-PEPA-AP/PU残炭量为36.58wt%,相比纯PU的残炭量26.96wt%,提高了9.62wt%,其PHRR、Ave EHC、CO₂生成量都比纯PU的低;5%APP+5%BPOD-PEPA-AP/PU的THR比纯PU的THR降低了65%,说明BPOD-PEPA-AP与APP具有一定的协同阻燃效果。