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环氧树脂因其良好的力学、耐热和耐化学品性能等优点,现已被广泛应用于各个工业领域。环氧树脂属于易燃材料,一般通过添加阻燃剂来提高环氧固化物的阻燃性能。随着人们对环境保护日益重视,以及世界各国相继出台各种法令,限制含卤阻燃剂的使用,使得绿色实用型阻燃剂成为发展趋势。并且随着石油等不可再生资源的短缺,天然生物基原料在工业应用中的需求量越来越大。通过对生物基原料进行适当化学反应,可合成生物基阻燃剂、阻燃环氧预聚物。基于以上研究背景,本文利用生物基原料,进行分子设计和化学反应,制备生物基阻燃剂、阻燃环氧预聚物,并在环境友好、阻燃和力学性能等方面对石油基环氧树脂形成竞争力,从而能够部分替代石油基阻燃剂和环氧树脂。（1）以香草醛、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）和三聚氯氰为原料,合成含三嗪环结构的生物基阻燃剂6,6’,6’’-[（1,3,5-三嗪-2,4,6-三基）三（氧基）]三（3-甲氧基苯-4,1-二基）三（羟基亚甲基）三（二苯并[c,e][1,2]氧杂磷6-氧化物）（Trif-D）。将Trif-D添加至双酚A型缩水甘油醚环氧树脂/4,4’-二氨基二苯甲烷（DGEBA/DDM）环氧固化体系中,制备DGEBA/DDM/Tri-D阻燃环氧固化物。当环氧固化物中Trif-D的添加量仅为5.0 wt%时,阻燃级别就能达到UL-94 V-0级,极限氧指数（LOI）高达33.1%。添加5.0 wt%Trif-D的DGEBA/DDM固化物（Trif-D-5）的峰值热释放速率（PHRR）、总热释放速率（THR）和总生烟量（TSP）与未改性的环氧固化物相比分别降低了66.3%、62.9%和51.3%,环氧固化物优异的阻燃性能来源于Trif-D良好的催化成炭效应。与普通DGEBA/DDM固化物（Trif-D-0）相比,Trif-D-5的5%热失重温度(Td 5%)稍有下降,但固化物Trif-D-5具有更低的降解速率和更高的残炭率。（2）以糠醛、DDM和DOPO为原料,首先通过糠醛与DDM反应生成中间产物席夫碱,再将席夫碱上的C=N键与DOPO上的P-H键进行加成反应,制备生物基阻燃剂6,6’-[亚甲基双（4,1-亚苯基）双（氮杂己基）]双（呋喃-2-基亚甲基）双（二苯并[c,e][1,2]氧杂磷6-氧化物）（MBF-DOPO）。MBF-DOPO具有良好热稳定性和成炭性能,其氮气氛围下的Td 5%为312.0 oC,在700°C下的残炭率高达38.9%。将MBF-DOPO作为DDM的共固化剂,制备阻燃环氧固化物。当MBF-DOPO的添加量仅为4.0 wt%时,环氧固化物DGEBA/DDM（MBF-DOPO-4）达到UL-94 V-0级,LOI值达到31.5%。锥形量热测试结果表明,与普通DGEBA/DDM固化物（MBF-DOPO-0）相比,MBF-DOPO-4的PHRR和THR分别为降低了29.3%和12.6%,说明MBF-DOPO的引入能明显提高环氧树脂的阻燃性能。（3）以原儿茶醛和4,4-二氨基二苯醚（ODA）为原料,合成了生物基席夫碱型阻燃成炭剂4,4’-(（1E,1’E）-(（氧基双（4,1-亚苯基））双（氮杂环）双（甲酰基）双（苯-1,2-二醇）（PH-ODA）。PH-ODA热稳定性较好(Td 5%为256.5℃),且成炭率高,700℃下的残炭率为60.1%。将PH-ODA与聚磷酸铵（APP）以1/3（质量比）复配,作为DGEBA/DDM固化体系的阻燃剂,得到了一系列不同阻燃剂添加量的环氧固化物。研究发现,当PH-ODA/APP复合阻燃剂的添加量为10 wt%时,环氧固化物PH-ODA-10的LOI值为29.9%,阻燃等级达到UL-94 V-0级别,PHRR和THR比普通DGEBA/DDM固化物（PH-ODA-0）分别降低了87.1%和61.6%,阻燃效果非常显著。PH-ODA/APP可以促进膨胀炭层结构的形成,从而提高了环氧树脂的阻燃性能。同时PH-ODA与APP的协同作用提高了阻燃效率。（4）以丁香酚和二氯磷酸苯酯（PCDP）为原料,合成含有双键结构的中间体双（4-烯丙基-2-甲氧基苯基）苯基磷酸酯（BEU）,在3-氯过氧苯甲酸（m-CPBA）作用下,BEU被氧化成生物基阻燃环氧预聚物双（2-甲氧基-4-（氧基-2-甲基）苯基）苯基磷酸酯（BEU-EP）。采用DDM作为环氧预聚物BEU-EP的固化剂,并探讨BEU-EP/DDM体系的固化条件和固化动力学,制得生物基环氧固化物BEU-EP/DDM,并与DGEBA/DDM固化物进行各项性能比较。结果表明,BEU-EP/DDM的Td 5%是300.5°C,相对DGEBA/DDM固化物较低。700℃时的残炭率达到了23.4%,远高于DGEBA/DDM的残炭率（14.8%）。BEU-EP/DDM的极限氧指数（LOI）为38.4%,通过了UL-94测试的V-0级。并且与DGEBA/DDM相比,BEU-EP/DDM的PHRR和THR分别降低了85.1%和82.8%。基于顶空气相色谱技术（HS-GC）,建立了测定环氧预聚物中环氧基团与脂肪胺类固化剂中氨基含量的高效新方法。该方法首先将环氧预聚物中的环氧基（或脂肪胺类固化剂中氨基）与过量的盐酸（HCl）反应,再将剩余的HCl与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳。由于HCl与碳酸氢钠反应可以很容易地在密封的顶空瓶中进行反应,因此利用这种精确检测二氧化碳含量的方法,实现对环氧基以及氨基含量的检测。（5）以前期合成的PH-ODA、环氧氯丙烷和氢氧化钠（Na OH）为原料,采用二步法合成含席夫碱结构的生物基阻燃环氧预聚物（1E,1’E）-N,N’-（氧基双（4,1-亚苯基））双（1-（3,4-双（环氧乙烷-2-甲氧基）苯基）甲亚胺）（PH-ODA-EP）。采用DDM固化环氧预聚物PH-ODA-EP,制备生物基阻燃环氧固化物PH-ODA-EP/DDM。PH-ODA-EP/DDM的Tg高达204.9℃,比DGEBA/DDM的Tg（162.2°C）高42.7°C。PH-ODA-EP/DDM在700℃下的残炭率达到了41.7%,是DGEBA/DDM残炭率14.8%的近3倍。由于引入了席夫碱结构,PH-ODA-EP/DDM具有出色的阻燃性能。PH-ODA-EP/DDM的LOI值高达40.5%,阻燃等级达到UL-94 V-0级别。相比于DGEBA/DDM,PH-ODA-EP/DDM的PHRR和THR分别降低了90.9%和71.9%。PH-ODA-EP/DDM的拉伸模量和弯曲模量分别增长了87.0%和84.6%,拉伸强度和弯曲强度分别提高了42.3%和45.9%。以上结果显示出PH-ODA-EP/DDM优异的阻燃、力学和耐热性能。（6）以丁香醛和1,4-丁二胺（BDA）为原料,合成了含席夫碱结构的全生物基中间体4,4’-（（1E,1’E）-（丁烷-1,4-二基双（氮杂酰亚胺））双（甲酰亚胺））双（2,6-二甲氧基苯酚）（SH-BDA）,再将SH-BDA与环氧氯丙烷反应,合成了全生物基阻燃环氧预聚物（1E,1’E）-N,N’-（丁烷-1,4-二基）双(1-（3,5-二甲氧基-4-（环氧乙烷-2-甲氧基）苯基）甲基甲亚胺（SH-BDA-EP）。采用DDM固化环氧预聚物SH-BDA-EP,得到生物基阻燃环氧固化物SH-BDA-EP/DDM。SH-BDA-EP/DDM在700℃下的残炭率达到了39.1%,远高于DGEBA/DDM的残炭率（14.8%）。SH-BDA-EP/DDM的LOI值为39.6%,阻燃等级达到UL-94 V-0级别。相比于DGEBA/DDM,SH-BDA-EP/DDM的PHRR和THR分别降低了82.2%和52.3%。SH-BDA-EP/DDM的拉伸模量和弯曲模量分别提高了27.1%和30.3%,拉伸强度和弯曲强度分别提高了18.1%和13.2%。以上结果显示出PH-ODA-EP/DDM具有优异的阻燃、力学和耐热性能。