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聚丙烯(PP)因其来源广、价格低、流动性好、加工容易等特点被广泛使用。但由于聚丙烯氧指数仅17％～18％，易燃，发热量大，燃烧速度快及燃烧时伴随着滴落，因而限制了其在阻燃级别要求较高行业中的应用。
聚丙烯的主要阻燃方法是添加阻燃剂或阻燃协效复配体系。膨胀型阻燃剂(IFR)作为一类近年来发展迅速的无卤阻燃剂，具有阻燃效率高、低烟、无毒、无腐蚀气体释放等特点，但膨胀阻燃剂的致命缺点是添加量大，这直接导致材料成本增高，且恶化材料的加工性能和机械性能。为了在材料的性能损失较小的情况下最大程度地降低阻燃剂的用量，本文在阻燃体系中加入协效剂以改善膨胀型阻燃剂的阻燃效果。
本论文在反应温度95℃、反应时间150min、溶剂比3.5:1的工艺条件下，以磷酸和三聚氰胺为原料，分别选取ZnO、Al2O3、FeCl2作为协效改性剂进行原位反应，合成磷酸三聚氰胺(MP)和改性MP，探讨了三种改性剂的添加量对产物产率和磷含量的影响。结果表明，所合成的MP产率为82.2％，磷含量为14.8％。三种金属化合物分别改性的MP中，ZnO、Al2O3、FeCl2加入量分别为2％、4％、6％时，改性效果较好，产率分别为88.2％、88.6％、80.9％，磷含量分别为14.2％、14.5％、14.4％。改性剂过少，则改性效果不佳；改性剂过多，则会消耗其中一部分的磷酸，导致产率下降。利用红外光谱分析了MP和改性MP结构特征，采用DSC分析了MP和改性MP热稳定性及变化特征。
将合成的MP和改性MP分别与季戊四醇(PER)一定比例混合，配制膨胀型阻燃剂(IFR)，设计阻燃配方，以PP和IFR为原料，制备了膨胀阻燃PP材料。分析了ZnO、Al2O3、FeCl2作为协效剂的特性及与复合材料性能的关系。结果表明，①PP/MP-PER阻燃体系：IFR用量30％时，阻燃PP的阻燃效率为1.8，垂直燃烧达到V0级，氧指数为31，比纯PP的提高了13.9个单位，但拉伸强度从32.2MPa下降到24.9 MPa，弯曲强度为30.1MPa；②PP/ZnO改性MP-PER阻燃体系：阻燃和力学性能测试表明，ZnO与阻燃体系之间存在阻燃和力学协同效应，且这种效应与协效剂的添加量有关。ZnO添加6％时协同效果最佳；阻燃效率和协同效率分别为2.0和1.1。拉伸强度为22.7MPa，拉伸模量为0.6MPa，弯曲强度为30.9MPa，弯曲模量为1.9GPa。③PP/Al2O3改性MP-PER阻燃体系：阻燃力学性能分析发现，Al2O3与体系之间存在阻燃协同效应，且效果显著，Al2O3添加6％时，阻燃协同效果最佳。阻燃效率和协同效率分别为2.1和1.2。拉伸强度为26.9MPa，拉伸模量为0.5MPa，弯曲强度为26.8MPa，弯曲模量为1.8GPa。④PP/FeCl2改性MP-PER阻燃体系：力学和阻燃性能测试表明，FeCl2与MP/PER阻燃系统之间存在阻燃协效作用，且FeCl2最佳添加量为6％。此时阻燃效率和协同效率分别为2.0和1.1。拉伸强度为23.2MPa，拉伸模量为0.5MPa，弯曲强度为26.8MPa，弯曲模量为1.7GPa。
蒙脱土(MMT)、纳米高岭土(Kaolin)作为膨胀阻燃剂的协效剂与磷酸三聚氰胺盐MP、季戊四醇(PER)、聚丙烯(PP)共混制成膨胀型阻燃PP材料。研究硅酸盐类协效剂与无卤膨胀型阻燃剂之间的力学和阻燃协效作用。结果表明，①蒙脱土PP/MP-PER/MMT体系：配方为PP/MP-PER/MMT(70/26/4)阻燃材料的综合性能最佳。含量为4％时，LOI提高8％。垂直燃烧级别达到UL94V-0级。同时含4％MMT的阻燃PP材料的拉伸强度比2％阻燃PP材料提高了6.9％，比未添加协效剂MMT的阻燃PP提高了6.2％，缺口冲击强度提高42.1％，协效阻燃PP材料燃烧时存在发烟和溶滴现象。②PP/MP-PER/Kaolin体系：在膨胀阻燃PP中添加2％的Kaolin综合性能最佳。添加Kaolin的阻燃体系显著提高了阻燃PP材料的拉伸性能，LOI比未添加Kaolin的提高了5.7％，垂直燃烧级别为V-2级。Kaolin与阻燃剂存在力学和阻燃协同效应，协效阻燃PP试样燃烧存在发烟和溶滴现象，且溶滴较MMT严重。