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众所周知，聚丙烯作为五大通用塑料之一，由于其低廉的价格和良好的加工性能而被广泛地应用于建筑、交通、电线电缆行业。但是聚丙烯易燃烧且燃烧热大，其应用受到很大的限制。因此，在过去的三十多年里，越来越多的学者致力于研究聚丙烯的阻燃改性及应用。近年来，含有纳米粒子的聚合物纳米复合材料在改善聚合物热稳定性和燃烧性能方面表现良好，纳米粒子被认为是改善聚丙烯阻燃性能和热稳定性能的一种有效方法。膨胀阻燃体系由于其无卤环保特性吸引了学者的广泛关注。膨胀体系一般包含酸源、碳源和气源。与含卤阻燃体系相比其阻燃效率较低且热稳定性较差。膨胀阻燃体系的炭层能够隔热隔氧阻止材料内部剧烈燃烧，纳米粒子在较低添加量时能够明显提高膨胀阻燃体系的阻燃性能。本论文的研究内容主要包括以下三个部分：首先采用离子交换法成功制备了磷酸二氢根离子插层改性水滑石(M-LDHs)。结果表明，两种水滑石都能在聚丙烯中形成良好的分散结构，镁铝碳酸根水滑石（LDHs）在聚丙烯中形成插层结构，M-LDHs在聚丙烯中能形成剥离结构。采用热重分析（TGA）对复合材料的热行为进行了分析，发现两种水滑石都能提高聚丙烯的热分解温度，增加其残炭量，改善其热稳定性，且M-LDHs的表现要优于LDHs。极限氧指数（LOI），垂直燃烧（UL-94）和锥形量热（CONE）的结果表明，LDHs和M-LDHs都能改善聚丙烯（PP）的燃烧行为，且M-LDHs的效果更佳。二者都能提高PP的LOI值，虽然UL-94没有达到等级但是可以增加熔滴出现的时间，LDHs和M-LDHs都可以降低PP的热释放速率和总热释放量，降低火灾危险性系数，降低热失重速率与平均热释放速率。CONE测试后的残炭照片表明M-LDHs能促进形成更致密的炭层结构；对PP/12phr M-LDHs不同温度下的残炭FTIR分析结果表明，在400℃后复合材料中的含磷基团能促进聚合物形成更稳定的炭层，起到更好的阻隔作用。以上结果表明M-LDHs能够明显改善聚合物燃烧性能。采用X射线衍射仪（XRD）和差示扫描量热仪（DSC）研究了PP复合材料的结晶行为，结果表明，M-LDHs的存在能够起到成核剂的作用，形成β晶结构。DSC结果表明，M-LDHs时材料的结晶温度提前，熔点降低，过冷度减小，晶粒尺寸变大，与Derby-Scherrer公式计算的结果一致。其次以M-LDHs为协同剂，以膨胀阻燃剂（IFR：APP：PER=3：1）为阻燃剂，制备了PP/IFR/M-LDHs复合材料，CONE，LOI及UL-94结果表明少量添加M-LDHs能对复合材料的燃烧行为起到一定的协同作用。热分析表明，M-LDHs对聚合物的热分解温度没有明显的改变作用。锥形量热的残炭宏观数码照片和微观SEM照片表明M-LDHs加入后炭层结构更致密，孔洞较少，具有更好的阻隔作用。最后以高岭土（K-clay）为协同剂，制备了PP/IFR/K-clay复合材料，CONE，LOI及UL-94结果表明在少量添加K-clay能对复合材料的燃烧行为起到一定的协同作用。锥形量热测试的残炭宏观照片和微观SEM照片表明K-clay加入后炭层结构更稳定致密，孔洞较少，具有更好的阻隔作用。热分析表明K-clay对聚合物的热分解温度可以提高复合材料的初始降解温度，而且能够促进复合材料分解过程中成炭。以上实验结果表明，K-clay能够对PP/IFR体系起到明显的协同作用，且其综合效果要优于M-LDHs。