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聚氨酯弹性体(PUE)具有高强度、高弹性、高耐磨性和优异的低温性能,是一种应用广泛的聚合物材料。然而,PUE易燃,且在燃烧的过程中生成大量的火灾烟气,给人们的生命财产安全构成巨大威胁。因此,低烟无卤阻燃PUE复合材料的研究和开发是功能阻燃材料领域中的一个重要研究方向。针对传统阻燃PUE材料存在的问题,本文分别采用改性可膨胀石墨(MEG)、次磷酸铝、50A型膨胀型阻燃剂和磷酸三氯乙酯(TCEP)等新型阻燃剂制备了几种典型的阻燃PUE复合材料,并用锥形量热仪(CCT)、热重分析(TG)、扫描电镜(SEM)和热重-红外联用仪(TG-IR)等手段研究了复合材料的燃烧性能、生烟特性以及热稳定性。主要研究内容及结论如下：(1)改性可膨胀性石墨(MEG)阻燃PUE复合材料的燃烧特性。CCT结果显示MEG可以提高PUE复合材料的阻燃性能和抑烟性能,15%的MEG能使材料的PHRR由2384 kW/m2(EG-0)降低至103 kW/m2, TSR由836.7 m2/m2(EG-0)降到23 m2/m2。SEM结果表明MEG能够改善炭层结构。TG分析结果表明MEG可以提高材料的高温热稳定性,15%的MEG能够使材料的残炭量从9.08wt%提高到16.51wt%。TG-IR研究表明MEG可以显著降低CO的生成,以及其它有毒有害气体的释放。(2)次磷酸铝阻燃PUE复合材料的燃烧特性。CCT和SEM结果表明次磷酸铝能够显著提高复合材料的阻燃性和抑烟性,并能改善炭层结构和增强炭层的致密性,20%的次磷酸铝使材料的PHRR从2000 kW/m2降至385 kW/m2,炭渣量由7%升至28%。TG结果表明次磷酸铝能够增加材料的残炭量,从而提高材料的高温热稳定性。具有良好阻隔性能的炭层生的成使材料在燃烧和热降解过程释放出较少的火灾烟气,如CO的生成量显著降低。(3)铁系化合物协效50A型阻燃剂阻燃PUE复合材料的燃烧特性。研究结果表明,50A型阻燃剂具有良好的阻燃和抑烟作用,尤其具有良好的成炭性能,20%的阻燃剂使材料的PHRR由1950 kW/m2降至282 kW/m2,降低幅度达85.5%。研究还发现,铁系化合物和50A型阻燃剂之间存在非常好的协同阻燃和抑烟作用,1.25%铁黄和8.75%的50A型阻燃剂能够将样品的PHRR由725kW/m2(含10%50A型阻燃剂的样品)降至398 kW/m2；而含0.625%还原铁粉和9.375%50A型阻燃剂样品的PHRR降至552 kW/m2,含1.25%铁红和8.75%50A型阻燃剂样品的PHRR值为383 kW/m2。SEM和TG结果显示,铁系化合物能够促进阻燃复合材料成炭,并使炭层的质量增多,结构更加致密,并进一步提高阻燃材料在高温区的热稳定性。TG-IR的结果表明铁系化合物能够降低含-NCO、-NHC=O等官能团的有毒有害物质的生成。(4)TCEP阻燃PUE复合材料的燃烧特性及热解动力学。CCT结果表明：TCEP对PUE表现出良好的阻燃作用,能够显著降低PUE复合材料的热释放速率(HRR)和总热释放速率(THR),20%的TCEP将样品的PHRR由2940 kW/m2降至1598kW/m2。TG结果显示TCEP能提高材料在高温区的热稳定性,如20%的TCEP使材料的残炭量由5.8wt%提高至10.4wt%。Kissinger法和FWO法等热解动力学方法的研究结果显示：含TCEP的样品有两个分解阶段,Kissinger法获得纯PUE材料的活化能为130 kJ/mol,而含有TCEP的样品具有两个分解阶段,其活化能分别为67.4和67.5kJ/mol; FWO法得到纯PUE材料的活化能为81 kJ/mol,而含TCEP样品的两个阶段的活化能分别为48和58.7 kJ/mol。