具有高效和价格低廉等特点的含卤阻燃剂，在上个世纪末期曾经在阻燃界中占据了绝对的统治地位。随着研究的深入，人们发现含卤阻燃剂自身存在很多缺点，例如毒性大、毒烟释放量大和环境污染严重等。在欧美，法律法规已经禁止了部分含溴阻燃剂的使用。并且，人类对于安全和环保阻燃剂的追求和渴望日益增长。近年来，无卤膨胀型阻燃剂逐渐取代了含卤阻燃剂，而开发高效、低烟和抗滴落的新型阻燃体系已经成为研究热点之一。传统的无卤膨胀型阻燃剂在酸源、炭源和气源连用时可以构成一种高效的膨胀阻燃体系，并且具有阻燃效率高、低烟释放和低毒等特点。然而，由于传统无卤膨胀型阻燃剂存在耐水性差、粒子团聚和与聚合物基体相容性差等缺点，严重削弱了无卤阻燃剂的使用效果，大大限制了在聚合物材料中更为广泛的应用。因此，阻燃剂的表面改性和新的阻燃剂的开发和应用研究成了具有重要意义的课题。本论文的研究目的是采用微胶囊化表面修饰技术对多种无卤阻燃剂进行表面改性，构筑多种阻燃功能为一体的梯度无卤阻燃体系。通过对微胶囊化的无卤阻燃剂在聚合物材料中的热行为和阻燃行为的研究，归纳出其在不同阶段阻燃作用的梯度阻燃机理。通过研究和分析不同类型的微胶囊在阻燃聚合物材料中的阻燃效果，总结了微胶囊改性无卤阻燃剂阻燃聚合物材料的阻燃过程，并概括出了它们的多梯度阻燃机理。除此之外，设计合成了一种含氮含磷的新型的无卤阻燃剂，系统地研究了其在聚丙烯复合材料中的阻燃效果，深入分析了阻燃剂之间的协同阻燃过程。通过这些探索，不仅提供了可行的无卤阻燃剂表面微胶囊化改性的方法，同时也为无卤阻燃剂的应用和开发提供了更多的实验基础和理论依据。采用微胶囊化技术对聚磷酸铵进行原位表面修饰。在改善聚磷酸铵耐水性差的同时，将气源三聚氰胺引入到微胶囊层中形成梯度阻燃体系，从而提高阻燃剂的阻燃效率。通过对微胶囊化的结构和表观性能的表征，证实了在聚磷酸铵表面形成微胶囊化结构。阻燃测试结果表明，微胶囊化聚磷酸铵和可膨胀石墨在阻燃聚氨酯硬泡塑料时存在明显的协同阻燃作用。在阻燃剂的添加量为20wt%时，微胶囊的引入使阻燃聚氨酯硬泡塑料的最大热释放速率由583kW/m2降低到279kW/m2，极限氧指数提高到26.2%，并且达到了V-0的垂直燃烧级别。通过分析聚氨酯复合物燃烧残余物的结构和形貌，提出了微胶囊化聚磷酸铵和可膨胀石墨协同阻燃聚氨酯硬泡塑料的阻燃机理。采用共微胶囊化的方法，将气源三聚氰胺通过微胶囊引入到聚磷酸铵和氢氧化铝的表面，形成酸源和双气源的梯度阻燃体系，从而提高了聚丙烯的阻燃性能。研究表明，聚磷酸铵和氢氧化铝连用在阻燃聚合物材料时存在协同阻燃效应。而含有阻燃组分的微胶囊与聚磷酸铵/氢氧化铝一同构造出了一种简单的无卤膨胀型阻燃体系。同时，微胶囊的形成削弱了阻燃剂与聚合物之间的极性差异，提高阻燃剂在聚合物中的相容性和分散性。对聚丙烯与微胶囊化改性体系的热行为和阻燃性研究表明，微胶囊的存在进一步降低聚丙烯复合物体系的最大热释放速率，最大氧指数和垂直燃烧实验分别能够达到25.5%和V-0级。除此之外，微胶囊还能提高聚磷酸铵/氢氧化铝在聚丙烯中的耐水性。根据对聚丙烯复合材料燃烧残余物的分析，提出了共微胶囊化改性体系梯度阻燃聚丙烯的阻燃机理。通过两步微胶囊化改性方法制备了多梯度功能化微胶囊聚磷酸铵，即将炭源季戊四醇和气源三聚氰胺同时引入到酸源聚磷酸铵的表面，构成了三元一体的梯度无卤阻燃体系。红外光谱证实了微胶囊化产物的化学结构，透射电镜表明微胶囊化产物具有核壳结构。当微胶囊引入到聚丙烯/聚磷酸铵中，最大热释放速率从526.5kW/m2降低到301.8kW/m2，极限氧指数达到了25.5%，并且获得了V-1的垂直燃烧级别，证实了微胶囊的阻燃作用。通过对聚丙烯复合材料燃烧残余物的分析可知，微胶囊与聚磷酸铵在燃烧过程发生了交联酯化反应，进而归纳出了微胶囊化聚磷酸铵在聚丙烯中的梯度阻燃机理。采用溶胶凝胶的微胶囊改性方法将SiO2粒子引入到酸源三聚氰胺磷酸盐表面。红外光谱和X射线光电子能谱分析证实了微胶囊改性产物的化学结构。扫描电镜明显观察到SiO2沉积在三聚氰胺磷酸盐表面。对比拟合和实验热失重曲线可知，改性产物和双季戊四醇能够发生热相互作用。阻燃测试表明，SiO2引入到ABS复合体系中，材料的极限氧指数提高到了31.2%，并取得了V-0的垂直阻燃级别。分析燃烧残余物可知，三聚氰胺磷酸盐与双季戊四醇存在协同阻燃作用；并且，SiO2粒子在燃烧过程中促进了复合物交联成炭的过程，进而提高了炭层的强度，达到了补强阻燃性的作用。根据对实验结果的分析，推断出阻燃体系在ABS中的阻燃机理。采用植酸和三聚氰胺制备出一种新型的含磷含氮的无卤阻燃剂。这种阻燃剂的优点在于以生物质为制备基础和具有很高的含磷量。通过对比拟合和实验热失重曲线可知，产物和双季戊四醇能够发生热相互作用；并且，聚丙烯复合材料在600℃的残余量高达40%。阻燃测试表明，聚丙烯/三聚氰胺植酸盐/双季戊四醇的极限氧指数可达28.5%，并能通过垂直燃烧实验V-0级。红外光谱测试表明，聚丙烯/三聚氰胺植酸盐/双季戊四醇体系燃烧残余物中存在的P-O-C结构，这构成了膨胀炭层的主要物质。依据对聚丙烯复合体系燃烧残余物的分析，提出了三聚氰胺植酸盐/双季戊四醇在聚丙烯中的梯度协同阻燃机理。