先使用铝溶胶对可膨胀石墨(EG)进行改性,然后用一步法制备纯半硬质聚氨酯泡沫(SRPUF)、掺杂未改性EG的SRPUF和掺杂改性EG的SRPUF。使用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)和透射电子显微镜(TEM)表征了铝溶胶改性的EG,结果表明:铝溶胶包覆已经在EG表面。用材料拉伸试验机和氧指数测试仪测试泡沫的拉伸性能和阻燃性能,确定了EG的用量为12%、掺杂改性EG的SRPUF的力学性能优于掺杂未改性EG的SRPUF。使用氧指数测试仪和水平垂直燃烧测定仪测试三种SRPUF的阻燃性能,结果表明:掺杂铝溶胶改性EG的SRPUF阻燃性能最好,极限氧指数为27.6%,水平燃烧等级达到HF-1级。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析了阻燃机理,结果表明:EG表面的γ-AlOOH以脱水、晶型转变和释放不燃气体的三种形式提高了阻燃效果,同时起粘结蠕虫石墨的作用。

以碳纳米球(CNSs)为核、六氯环三磷腈(HCCP)和氨基二苯砜(DDS)为桥梁和接枝剂制备一种碳纳米球基氮-磷-硫复合阻燃剂(CNSs-H-D)并表征其形貌结构和热稳定性，研究了这种复合阻燃剂对环氧树脂(EP)的阻燃性能和机理。结果表明：合成的CNSs-H-D是直径为80 nm的球状颗粒，热稳定性优异；CNSs-H-D添加量(质量分数)为5%的CNSs-H-D/EP，其LOI从EP的20.0%提高到27.5%，阻燃等级为V-2级，热释放速率峰值和火灾危险性指数比EP分别降低16.8%和42.2%；CNSs-H-D可显著提高EP的热稳定性和成炭性，CNSs-H-D/EP的初始分解温度比EP高40℃，高温残炭量提高了144.7%。CNSs-H-D/EP具有典型的凝聚相阻燃机理，其炭层的致密性和连续性好，初始失重温度比纯EP的炭层高190℃，800℃的剩余质量高达94.5%。