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本文以聚丙烯(PP)和无卤环三磷腈阻燃剂为研究对象,首先通过亲核取代反应制得无卤环三磷腈阻燃剂,并对反应溶剂的选择进行了相关讨论。无卤环三磷腈阻燃剂和聚丙烯经熔融共混制得阻燃聚丙烯试样,对其阻燃性能及力学性能进行测试。最后,通过傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、热失重分析仪等仪器,分析磷腈阻燃剂在聚丙烯中的的阻燃作用机理。苯酚与六氯环三磷腈在缚酸剂的作用下,发生反应生成苯氧基环三磷腈(HPCP)。比较极性不同的四氢呋喃、二氧六环、乙腈三种溶剂做反应溶剂,发现乙腈作为反应溶剂该反应效率最高,四氢呋喃作为反应溶剂耗时最长。HPCP具有良好的热稳定性,能够适用于PP的加工条件。添加25%HPCP,PP/HPCP阻燃复合材料能够通过UL-94 V-0测试,力学性能保持较好,拉伸强度为28.1MP,缺口冲击强度为9.6kJ/m2。通过热分解动力学分析发现,HPCP的加入能够提高PP的热分解活化能。综合分析发现,HPCP在PP基体中主要通过气相阻燃机理起到阻燃作用。1-氧基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]辛烷(PEPA)与六氯环三磷腈进行取代反应,由于PEPA的位阻较大,仅当乙腈作为反应溶剂时能够得到六(1-氧代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂二环[2,2,2]辛烷-4-亚甲基)环三磷腈(PEPAP)。PEPAP热稳定性较好,热处理残炭含量高,并且残炭具有很好的膨胀性,能够作为“三位一体”膨胀型阻燃剂应用于PP中。添加30%PEPAP,阻燃PP极限氧指数提升到25.6,垂直燃烧阻燃效果不佳,仅能通过水平燃烧测试。阻燃PP力学性能有所下降,PP/30%PEPAP复合材料的拉伸强度为24.6MP,缺口冲击强度为8.1kJ/m2。对其阻燃机理进行分析,发现PP/PEPAP复合材料燃烧生成残炭并不稳定,燃烧过程中对气体接触及热量传递阻隔效果不好,直接导致其阻燃效果不佳。季戊四醇(PER)与六氯环三磷腈在缚酸剂的作用下,能够反应生成网络状季戊四醇-环三磷腈共聚物(PCPP)。经热失重测试及SEM测试发现,PCPP热稳定好,残炭含量高,残炭膨胀性好,可作为一种“三位一体”膨胀型阻燃剂使用。PP/PCPP复合材料阻燃性能得到提高,PCPP添加量10%时,试样水平燃烧性能得到大幅提升,能够通过UL-94 HB测试。材料力学性能有所损失,PP/30%PCPP拉伸强度为25.7MP,缺口冲击强度为5.99kJ/m2。SEM分析发现,阻燃材料燃烧残炭表面完整,残炭膨胀性良好,主要通过凝聚相阻燃作用机理起到阻燃作用。