环氧树脂是应用最广泛的热固性聚合物之一,具有许多优良的特性,已被广泛应用于涂料、电子、航天航空等领域,但是其易燃性以及燃烧过程中释放大量有毒气体等性质限制了其应用。考虑到环境问题,本文以来源于生物质并且含有高磷含量（28 wt%）的植酸（PA）作为主要原料进行分子设计,通过静电自组装等方法制备了一系列氮磷型阻燃剂,并研究了这些阻燃剂对环氧树脂热性能及阻燃性能的影响。首先,通过植酸与含氮量高达41 wt%的化合物吡唑（Pyr）通过静电自组装得到一种氮磷型阻燃剂（Pyr@PA）。锥形量热试验（Cone）结果表明,当Pyr@PA的添加量为15 wt%时,环氧树脂的峰值热释放量（pHRR）降低了 55%,烟气产生量（TSP）降低了 37%,峰值烟气产生速率（pSPR）降低了 54%。热重分析（TGA）研究发现,Pyr@PA可以有效降低环氧树脂的最大热分解速率,说明其分解过程中产生的炭层可以有效地隔热隔氧,抑制基体分解,主要是凝聚相阻燃机理。但是,动态热机械测试（DMA）发现环氧树脂的储能模量（E’）和玻璃化转变温度（Tg）有所降低,这是由于Pyr@PA分子链柔性较高以及磷酸基团酸性较大所致。第二,由于Pyr@PA的这种柔性结构会一定程度上降低环氧树脂较高的Tg和E’,从而限制了材料的应用,为了进一步优化阻燃剂的分子结构,引入了具有三维立体刚性框架结构的化合物三蝶烯,将其氨基化后通过静电作用与植酸在溶剂中自组装,制备了一种氮磷型有机刚性骨架阻燃剂（NT@PA）,并继续与四种金属盐（MCln）自组装得到NT@PA@M。TGA研究发现,添加10 wt%NT@PA后虽然能够显著提高环氧树脂基体在热降解过程中的残炭量,但是基体的热稳定性有所下降。引入几种金属元素之后,基体的热稳定性明显回升。DMA研究发现,引入铜元素的样品,不仅能进一步提高环氧树脂的储能模量,还能维持Tg在较高的水平,这是由于NT@PA结构刚性很大,同时金属离子成功将磷酸基团封端,从而消除了磷酸酸性带来的一部分影响。阻燃性能方面,加入10wt%NT@PA@Cu后材料的pHRR较纯环氧树脂降低了 38%,TSP下降近30%,但是其抑制剧毒气体CO的释放效果不明显。第三,由于Pyr@PA和NT@PA仅含有五价磷,对环氧树脂只有凝聚相阻燃的作用,基于引进三价磷元素的考虑,将苯基膦酰二氯通过醇解和肼解两步反应合成了一种氮磷型阻燃剂:苯基膦酰肼乙酯（EHPP）。然后通过与植酸自组装制备了一种同时含有三价和五价磷的阻燃剂:EHPP@PA。实验结果表明,当EHPP@PA的添加量为10 wt%时,环氧树脂的pHRR降低了 64%,峰值CO产生速率（pCOP）降低了 45%,TSP降低了 21%。通过对燃烧机理的分析发现,EHPP@PA在阻燃环氧树脂的过程中,能够在凝聚相和气相同时起作用。在凝聚相,PA能够有效地促进基体成炭,形成交联致密的炭层;在气相,EHPP受热分解释放的PO·和NO·自由基可以捕捉H·和OH.自由基来抑制环氧树脂燃烧过程的进行。最后,通过哌嗪和植酸之间的超分子作用力自组装对氧化石墨烯进行改性得到氮、磷掺杂的氧化石墨烯（PPGO）,这种设计旨在提高GO和环氧树脂基体的相容性和分散性,从而提高阻燃EP的阻燃效率。实验结果表明,添加3 wt%的PPGO使环氧树脂的pHRR下降了 42%,THR下降了 22%,pCOP下降了 44%,残炭量显著升高,说明在燃烧的过程中PPGO不仅在环氧树脂基体中起到物理阻隔作用,哌嗪和植酸还能促进基体形成致密连续的炭层,抑制挥发性气体逃逸。同时PPGO的加入明显提高了环氧树脂的储能模量和玻璃化转变温度。