环氧树脂的优良性能使其能够应用到许多领域,但环氧树脂的极限氧指数(LOI)在20左右,属于易燃材料,所以必须对其进行阻燃改性才能拓宽它的应用范围。随着阻燃技术的发展与成熟,阻燃剂正逐步向环保化、低毒化、高效化、多功能化等方向发展。因此,本论文基于几种环保型阻燃剂,研究了系列环氧树脂复合材料的阻燃性能,主要内容如下:1.以4,4’-二氨基二苯甲烷(DDS)为固化剂,制备了不同添加量的双酚A型环氧树脂/八环氧笼型倍半硅氧烷(DGEBA/OGPOSS)纳米复合材料。研究表明OGPOSS在DGEBA环氧树脂基体中均匀分散;随着OGPOSS添加量的增加,样品的玻璃化转变温度(Tg)降低,释热速率(HRR)和总释热量(THR)显著降低,LOI逐步提升;对残炭进行分析,OGPOSS的添加能够在浓缩相中形成稳定的残炭层,并且在残炭表面产生二氧化硅(SiO2)的积聚,降低释热速率,保护材料在燃烧的过程中进一步破坏。2.以甲基六氢苯酐(MHHPA)为固化剂,首先研究了多壁碳纳米管(MWCNTs)对DGEBA导热和阻燃性能影响,然后研究MWCNTs复配六苯氧基环三磷腈(HPCTP)对DGEBA热性能和阻燃性能影响,研究表明:MWCNTs含量为1.5 wt.%时,部分MWCNTs发生了团聚;随着MWCNTs添加量逐渐增加Tg值、失重5 wt.%时对应的热分解温度、热导率均先升高后降低,DGEBA的总释热量减少,阻燃性能提高。加入1 wt.%MWCNTs后,对应HPCTP含量的DGEBA/HPCTP/MWCNTs复合材料体系Tg值和不同失重对应的热分解温度有所提升,HRR和THR均有不同程度的降低,表明MWCNTs有助于提高DGEBA/HPCTP环氧树脂复合材料的热稳定性。3.研究了纳米氮化铝(AlN)、氢氧化铝(Al(OH)3)和氢氧化镁(Mg(OH)2)对DGEBA导热性和阻燃性能的影响,结论如下:随着AlN添加量的增加,AlN纳米粒子在环氧单体中出现了团聚;Tg值、失重50 wt.%和最大失重时的热分解温度逐渐升高,热导率、失重5 wt.%时的热分解温度先增加后降低。DGEBA/Al(OH)3复合材料为的热分解为二步降解过程,第一阶段发生在220~300oC温度范围,失水生成Al2O3惰性吸热化合物,第二阶段发生在300~440oC温度范围,失水产物为水合氧化铝。DGEBA/Mg(OH)2复合材料降解阶段主要发生在300~550oC温度范围,Mg(OH)2受热时分解出结合水,从而降低材料燃烧时的温度,阻止可燃性气体的下一步分解,提高复合材料的残炭量。Al(OH)3和Mg(OH)2对DGEBA的阻燃机理为固相阻燃机理。4.三缩水甘油基对氨基苯(AFG-90)为单体,MHHPA为固化剂,用DSC非等温法研究AFG-90/MHHPA体系的固化动力学,联合Kissinger法和Ozawa法求得AFG-90/MHHPA固化体系的固化反应动力学模型;通过外推法和线性拟合,确定固化过程的凝胶化温度Tgel、固化温度Tcure和后处理温度Ttreat分别为64.06°C,136.42°C和162.35°C,制定AFG-90/MHHPA体系的固化工艺为:80°C/2 h+140°C/2 h+160°C/1 h。5.以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和聚磷酸氨(APP)为添加剂,研究了DOPO和APP磷系阻燃剂对AFG-90环氧单体的阻燃性影响。结果表明:AFG-90/DOPO复合材料内部结构均一,透光性良好。热降解过程中,DOPO中的磷元素与环氧树脂发生化学交联反应,生成致密且具有隔热隔氧作用的炭层,阻止复合材料进一步的降解。APP在环氧树脂中分散均匀,没有团聚;随着APP质量分数的增加,失重5 wt.%、50 wt.%和最大失重时对应的热分解温度均逐渐降低;AFG-90/APP复合材料在燃烧的过程表现为膨胀阻燃机理,生成的膨胀泡沫层能有效的阻止气相热解产物溢出,有效的抑制环氧树脂燃烧的放热量和热释放速率,释烟量增加,提高AFG-90环氧树脂的阻燃性。