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环氧树脂作为一种热固性树脂,经固化后,具有较好的热稳定性、绝缘性、粘结性、良好的力学性能、优良的成型性能等优点,但其易燃性为其在某些特殊领域的应用带来了的火灾隐患,因此对其进行阻燃改性很有必要。近年来,9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）和六氯环三磷腈（PCT）作为阻燃中间体,因活泼的反应性和较好的阻燃性,可制备成多种衍生物,成为环氧树脂阻燃改性的研究热点。然而目前DOPO和磷腈衍生物作为环氧树脂阻燃改性剂还存在以下不足:1)阻燃剂添加量较大,需要较高的含磷量;2)阻燃改性后固化物的透明性、机械性能下降;3)DOPO衍生物与纳米材料、氧化石墨烯的协同阻燃机理待进一步的研究。本论文设计了2种基于DOPO的含磷氮阻燃剂和1种含磷腈结构的阻燃添加剂,并通过共混纳米二氧化硅和氧化石墨烯材料,提出4种提升环氧树脂阻燃性的方法,详细研究了各种方法的阻燃机理及其对固化物机械性能的影响,本论文的主要研究工作如下:（1）通过对二氨基二苯基砜（DDS）和对苯二甲醛的缩合反应制备了亚胺化合物DP,利用DP与DOPO的加成反应制备出含磷、氮、硫低聚物阻燃剂DPD。采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱法（ATR-FTIR）、核磁和元素分析等测试手段表征了其分子结构。DPD作为添加阻燃剂,复合到DGEBA型环氧树脂中,经4,4-二氨基二苯甲烷（DDM）固化后得到阻燃EP-DPD树脂。采用UL-94和LOI值测试、热重分析（TGA）、动态热机械分析（DMA）研究了EP-DPD树脂固化物的阻燃性能、热稳定性和机械性能,并通过SEM、拉曼分析、热裂解-气相色谱/质谱联用分析（Py-GC/MS）和ATR-FTIR等测试对DPD阻燃机理进行了研究。结果表明,固化物LOI值随DPD质量分数的增加而逐渐升高,DPD为9 wt%时达到35.9%;UL-94垂直燃烧测试中续燃平均时间显著降低,9 wt%的DPD可使固化物续燃平均时间达到2.3+1.9s,并通过了V-0等级。EP-DPD固化物残炭呈膨胀形貌,外部连续致密,内部多孔,石墨化程度较高。DPD使环氧树脂的热降解提前,失重5%时分解温度(T5%)降低,最大失重速率温度(Tmax)降低,高温下残炭率(CY700)上升。DPD裂解产生的含磷酸源,可促进环氧树脂基体表面脱水碳化形成含磷炭化层,在热分解区促进体系的成炭,改变了环氧固化物的裂解过程;EP-DPD固化物产生了更多的二氧化碳、更少量的可燃气体（如乙醛和丁烷）和含磷分子碎片,在气相通过空气稀释作用和自由基反应的抑制作用,延缓火焰燃烧。DPD分散在固化物中,呈现非透明的黄色外观,分子中DOPO基团产生的空间位阻限制了环氧树脂及固化剂间的交联,EP-DPD树脂固化物的拉伸性能下降。（2）通过DDS和水杨醛的缩合反应制备了含羟基亚胺化合物DS,DS与DOPO通过加成反应制备出含磷、氮、硫无卤阻燃固化剂DSD,并通过ATR-FTIR、核磁和元素分析等测试手段表征了其分子结构。DSD与DDM共用于DGEBA型环氧树脂的固化,制备出阻燃EP-DSD树脂。采用UL-94和LOI值测试、TGA、DMA研究了EP-DSD树脂固化物的阻燃性能、热稳定性和机械性能,并通过SEM、拉曼分析、Py-GC/MS和ATR-FTIR等测试对DSD阻燃机理进行了研究。结果表明,DSD提升了环氧树脂的阻燃性,LOI值随着DSD质量分数的增加而提高,最高达35.4%,续燃时间平均值最低达3.1+2.3s,通过了UL-94测试的V-0等级。EP-DSD树脂残炭为内部多孔并呈现膨胀形貌的泡沫状炭层,且石墨化程度更高。固化物的T5%,Tmax和最大失重速率V max均随着DSD质量分数的增加而不断降低,高温下残炭量提高。在EP-DSD裂解过程中形成了含磷自由基、更少量的可燃性气体和含磷酸源,有利于基体成炭,提升固化物阻燃性能。固化物的储能模量增大,损耗因子（Tanδ）增加,分子链间网状结构紧密,拉伸强度上升,最高达88.83Mpa。（3）以甲醛和DOPO的加成反应制备出含羟基中间体DOMO,DOMO与PCT通过取代反应制备出星型添加型阻燃剂DOPCT,并通过ATR-FTIR、核磁和元素分析等测试手段表征了其分子结构。DOPCT与DSD一起用于阻燃环氧树脂EP-D3-DOPCT的制备。采用UL-94测试、LOI值测试、TGA等研究了固化物的阻燃性能、热稳定性和机械性能,并通过SEM、拉曼分析、Py-GC/MS和ATR-FTIR等对DSD-DOPCT体系的阻燃机理进行了研究。结果表明,EP-D3-DOPCT树脂的的阻燃性能优越,LOI值最高达38.3%,平均续燃时间达2.6+1.5s,通过了UL-94垂直测试的V-0等级。残炭石墨化程度更高,外部紧密、内部多孔并呈现膨胀形貌。EP-D3-DOPCT树脂固化物的降解提前,5%失重时温度降低,高温下残炭率提高。DOPCT改变了树脂固化物热裂解过程,一氧化碳、乙醛和丁烷等可燃性气体明显减少,并产生了较多的含氮化合物。固化物拉伸强度下降但不显著,拉伸强力损失不超过7%。（4）采用改良的Hummers法成功制备出氧化石墨烯,并与DSD、纳米二氧化硅一起用于制备阻燃EP-D3-Si树脂。采用UL-94测试、LOI值测试、TGA等研究了固化物的阻燃性能、热稳定性和机械性能,并通过SEM、拉曼分析、Py-GC/MS和ATR-FTIR等对DSD-无机材料的阻燃机理进行了研究。研究结果显示,纳米二氧化硅、氧化石墨烯与DSD存在协同效应,固化物的LOI值最高达34.1%,通过了UL-94垂直测试的V-0等级。复合树脂残炭呈现膨胀的外观,高温下残碳率提高。裂解过程中一氧化碳、乙醛和丁烷等可燃性气体减少;残炭中的二氧化硅在燃烧过程中能起到阻隔热源的作用。残炭中磷元素损失率增加,纳米材料增强了EP-D3-Si5G5树脂固化物的气相阻燃作用。0.5 wt%纳米二氧化硅可提升固化物的拉伸强度,氧化石墨烯降低了固化物的拉伸强度,但拉伸强度损失不超过6%。