阻燃领域对环保、高效阻燃材料的需求随阻燃法规的健全日趋上升，聚丙烯（PP）作为仅次于聚氯乙烯和聚乙烯、产量位居第三的通用树脂，其阻燃材料在电子电器、建筑、交通、包装等领域的应用非常广泛。膨胀阻燃体系具有环保、低烟、无毒、高效等优点，已成为无卤绿色阻燃的主要发展方向。一些层状纳米硅酸盐、金属氧化物、新型纳米碳材料与膨胀阻燃剂复配在提高聚合物阻燃效率、改善阻燃性能方面表现出良好的协同效果。因此，协同阻燃作用机理的研究有着非常重要的意义。本文采用以聚磷酸铵（APP）为酸源、双季戊四醇（DPER）为碳源，层状纳米硅酸盐、金属氧化物及新型纳米石墨微片为协效剂，与PP熔融共混形成膨胀阻燃复配体系，通过热失重分析、红外光谱测试、X射线光电子能谱分析、X射线衍射分析、扫描电子显微镜等手段，研究了PP阻燃体系的微观结构、协同阻燃效应、凝聚相阻燃机理，以及阻燃协效剂对阻燃体系燃烧行为、热分解行为、结晶行为、力学性能等的影响。（1）层状纳米填料迁出阻隔及酸催化阻燃机理研究。选用多种蒙脱土（MMT）和海泡石（SEP）与PP复合，形成分散均匀的PP/层状纳米硅酸盐复合材料，利用XPS准原位分析、元素面扫描分析等方法，观察一定温度下PP/MMT、PP/SEP层状纳米复合材料表面Si元素化学状态及量的变化，研究其与材料燃烧行为之间的联系。比较MMT与SEP酸性位含量及其分布的差异，建立硅酸盐片层酸性位及其分布与PP复合材料燃烧性能及催化成炭作用的联系。研究表明，层状纳米硅酸盐的迁出及类SiO2的转变速率越快、表面B酸与L酸比例越大，则炭层的阻隔及催化成炭能力越强，阻燃性能越好。（2）层状纳米填料协效膨胀阻燃PP机理研究。选用蒙脱土原土（MMT-Na）、海泡石原土（S9）为协效剂，与膨胀阻燃剂APP/DPER复配，制备了膨胀阻燃PP，考察了协效剂对燃烧和热降解行为的影响，提出了协效作用机理。研究表明，所用阻燃协效剂均可以提高阻燃PP的氧指数，降低热释放速率，提高残炭量。MMT-Na、S9加速了APP热降解过程中NH3及H2O的脱除和释放、多聚磷酸与DPER的交联，以及P2O5挥发的抑制；多聚磷酸与Si-OH反应形成的Si-O-P键，以“搭桥”形式连接了MMT片层与APP，增强了炭层骨架稳定性和熔融炭层的黏度，调整了熔体黏度与膨胀成炭的匹配性。（3）金属氧化物协效膨胀阻燃PP机理研究。选用氧化镍（Ni2O3）、氧化铋（Bi2O3）为协效剂，与膨胀阻燃剂APP/DPER复配膨胀阻燃PP，考察了协效剂对燃烧和热降解行为的影响，提出了协效作用机理。研究表明，Ni2O3受热分解产生NiO，NiO与Bi2O3分别与APP分解出的多聚磷酸反应，通过生成镍或铋的磷酸盐抑制多聚磷酸分解释放P2O5。残炭中生成的P-O-Ni键和P-O-Bi键较层状纳米硅酸盐热解形成的P-O-Si键更稳定。（4）改性蒙脱土的制备及协效膨胀阻燃PP机理研究。基于层状纳米硅酸盐及金属氧化物阻燃协效作用，采用离子置换法，制备了含有Ni2+、Bi3+阳离子的改性蒙脱土（MMT-Ni、MMT-Bi）。将其分别与APP/DPER复配膨胀阻燃PP，考察了改性蒙脱土的催化协效作用。研究表明，MMT-Ni、MMT-Bi表现出优于MMT-Na的协同阻燃作用，其作用机理除具有蒙脱土片层的迁移、阻隔、酸催化及促进成炭作用外，还具有金属氧化物“搭桥”成盐促进成炭的作用。（5）纳米石墨微片协效膨胀阻燃PP机理研究。制备了纳米石墨微片（GN），将GN作为协效剂，与膨胀阻燃剂APP/DPER复配膨胀阻燃PP，考察了GN对燃烧和热降解行为的影响，提出了协效作用机理。研究表明，GN使APP分解产生的多聚磷酸、焦磷酸盐更多地被GN片层所阻隔，提供了催化DPER成酯、形成稳定炭层的条件，从而发挥阻燃作用。此外，GN还可以提高炭层的耐热氧化性能、改善石墨化程度及规整度，增加PP的结晶度。以上结果，丰富了协效膨胀阻燃作用机理的研究，为根据材料的最终用途设计膨胀阻燃协效剂及膨胀阻燃PP提供了理论参考。