聚丙烯(PP)作为一种重要的热塑性通用塑料,己广泛应用于家装、电子电气、汽车和电线电缆等工业。然而,PP的缺口冲击性能差,特别是低温冲击性能。因此人们致力于PP的改性技术研究,以追求强度和韧性兼具的PP复合材料。通常用到最为经济、有效和简单的方法是聚烯烃与弹性体共混,比较常用的弹性体有乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(Ethylene-co-vinyl acetate EVA)、热塑性聚氨酯弹性体(Thermoplastic polyurethane, TPU)、三元乙丙橡胶(Ethylene-propylene-diene monomer, EPDM)、乙烯-辛烯共聚物(Poly(ethylene-co-octene), POE)等。TPU具有优良的弹性、耐磨性等特点,将TPU与PP进行共混,不但可以改善PP的缺口冲击性能,还可以增强TPU的刚性,实现二者的优化互补。然而,聚合物材料因其分子式中含有碳、氢、氧等元素,都具有可燃性,极大的限制了聚合物材料的应用领域,因此,研究聚合物材料的阻燃变得尤为重要。目前聚合物阻燃技术要求达到无卤、无毒、低烟、环保,膨胀型阻燃剂(Intumescent flame retardants, IFR)是现在研究较多的无卤阻燃剂之一,通常是由三部分构成：酸源、气源和炭源,其中最典型的例子是：聚磷酸铵(Ammonium polyphosphate, APP)作为酸源,催化炭源和聚合物基体脱水炭化,形成保护层；三聚氰胺(Melamine, MEL)作为气源,使前面形成的炭层变成多孔结构,提高阻燃效率；季戊四醇(Pentaerythritol, PER)作为小分子成炭剂,为阻燃体系提供更多的炭源。IFR不仅对环境友好,而且阻燃效率要优于常用的氢氧化镁(Magnesium hydroxide, MH)、氢氧化铝(Aluminium hydroxide, ATH)等无机阻燃剂。可膨胀石墨(Expandable graphite, EG)是一种新兴的无卤无机膨胀型阻燃剂,EG在高温下释放出的CO2和SO2气体会促使EG膨胀,形成具有一定厚度的膨胀炭层,炭层包覆在聚合物表面,起到阻燃效果。此外EG还具有很多优异的性能,例如环境友好,不产生有毒气体,耐候性强,添加于聚合物中不影响聚合物本身的柔韧性和其它物理性能。本文以PP/TPU作为聚合物基体材料,研究了EG粒径改变对PP/TPU复合材料燃烧行为的影响,并对无机阻燃剂的界面改性原理,协同阻燃机理进行了系统和深入的研究。旨在研制出阻燃性能和机械性能优异的无卤环保阻燃复合材料,为实现无卤阻燃在工业上的应用提供基础数据和理论指导。本论文的主要研究结果如下：1.采用热重分析、锥形量热仪、垂直燃烧及力学性能测试研究了EG粒径对PP/TPU/EG复合材料热稳定性、燃烧行为和力学性能的影响。实验结果表明：EG粒径越小,PP/TPU/EG复合材料的阻燃性能和热稳定性越优异,复合材料的强度越大。2.利用两种不同的界面改性剂(包括硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂)分别对EG填充PP/TPU阻燃复合材料的界面经行了改性。结果表明,改性之后,复合材料的热稳定性变化不大,阻燃性能显著提高,且硅烷偶联剂的改性效果优于钛酸酯偶联剂；改性之后EG粒子在PP/TPU中的分散性及界面结合力得到明显改善,有利于提高复合材料的力学性能。3.选用粒径为45μm的EG经过硅烷偶联剂处理后来阻燃PP/TPU复合材料,旨在于研究EG含量的变化对复合材料性能的影响。结果表明：随着EG含量的增多,PP/TPU/EG复合材料的热稳定性和燃烧行为都得到改善,特别是当EG含量为30phr时,达到垂直燃烧V-0等级,阻燃性能优异,但复合材料的力学性能随着EG含量的增加而劣化严重。4.采用红磷母粒(RPM)作为EG的协同阻燃剂,研究了协同阻燃剂RPM对PP/TPU/EG三元复合材料形态结构与性能的影响。实验结果表明：RPM的加入可明显改善PP/TPU/EG/RPM阻燃复合材料的燃烧行为,达到垂直燃烧V-0级,热稳定性和力学性能提高,表明RPM和EG在阻燃PP/TPU时表现出良好的协同作用。5.利用三聚氰胺包覆聚磷酸钱(MAPP)替换部分RPM,研究了协同阻燃剂MAPP对PP/TPU/EG/RPM复合材料的结构与性能。实验结果表明：用适量的MAPP代替部分RPM后,阻燃复合材料的有毒气体释放量显著降低且不影响其热释放速率,满足垂直燃烧V-0等级。此外,利用MAPP替换RPM后,复合材料的冲击强度和断裂伸长率提高。