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一、选题背景和意义：
火灾的发生会严重威胁人们的生命财产安全以及环境卫生，造成极大的经济损失。在众多的的火灾事故中，易燃的聚合物材料引起的火灾占据极大比例。高分子聚合物材料具有较高的力学性能、较小的密度、优越的耐腐蚀性和电绝缘性能等，已经逐步取代一些传统材料并广泛的应用于人类生活的方方面面，如电气电子领域、纺织领域、建筑材料、医药卫生、农业以及日常生活用品等领域。对高分子材料进行阻燃性能的改性已经成为高分子材料安全应用的必然趋势。
本课题旨在研究对聚合物材料进行阻燃复合改性处理，并进一步研究复合材料的耐水性能和物理力学性能。研究内容：通过实验确定阻燃剂表面改性剂的最佳用量，并由表观密度、耐水性能、力学性能以及阻燃性能的表征与分析，确定阻燃剂与聚合物形成的复合材料的最佳比例，为复合材料在建筑领域的应用提供理论指导。
二、课题关键问题及难点：
主要问题在于复合材料的选择和复合的比例。阻燃剂有很多种，含卤素的阻燃剂燃烧时会释放有毒有害气体，选择使用金属氢氧化物类型的阻燃剂，则会降低材料性能。若想在不降低材料性能的前提下引入阻燃剂，则需要对材料的复合比例和复合工艺进行探索优化。通过加入具有联结作用的添加剂也是一种解决方法，但是对于联结添加剂种类的选择以及添加剂用量的调整也是一个需要解决的问题。 - 文献综述（或调研报告）：
聚乙烯(PE)等聚合物分子因其低分子间力、低密度、无毒、耐腐蚀、良好的机械性能而被广泛应用于电子、电线电缆护套材料等领域。但聚乙烯可燃性较高，这限制了这种材料作为电缆护套或绝缘屏障的进一步应用。为了提高聚乙烯的阻燃性能，人们采用了各种方法。众所周知含卤化合物是对PE树脂有很好的阻燃效果的化合物，但卤素化合物会导致潜在的健康和环境危害。因此，大量研究人员正致力于探索有效的无卤膨胀阻燃剂。
金属氢氧化物，如三氢氧化铝(ATH)，是低烟无卤阻燃剂。为了提高阻燃性，大量的ATH是必需的，然而这牺牲了材料的机械和热性能，这是因为无机和有机相之间的相容性差。可以采用添加表面活性剂、12种硅烷偶联剂、和钛酸盐偶联剂等方法来解决这些问题[1]。Yang等人发表的研究报告研究了硅烷偶联剂KH-560(c-[2,3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷])不仅可以使填料在聚合物基体中实现更好的分散，而且还提高了复合材料的阻燃性。在这些体系中观察到的共混物相容性的增加可能与功能化聚烯烃和无机填料之间的极性和化学相互作用有关。遗憾的是，这种方法并不能提高高填充粉末复合材料的韧性。
在树脂基体中添加磷和氮(P-N)阻燃添加剂是一种有前途的阻燃策略。即使在低磷氮负荷体积，由此产生的阻燃性已被证明改善。遗憾的是，大多数P-N体系存在耐水性差、与聚合物基体相容性差等问题，这些问题降低了聚合物基体的力学性能。因此，研究人员关注于增容剂或微胶囊化P-N阻燃剂的添加，以实现两相之间的强相互作用。Ni等人采用2,4-甲苯二异氰酸酯在P-N化合物存在的情况下原位聚合，对P-N阻燃剂进行了微胶囊化。结果表明，该方法提高了P-N阻燃剂的水敏性，提高了复合材料的阻燃性能，但复合材料的韧性没有得到改善。Long等人设计了一种基于ATH的界面改性方法[2]。ATH填料最初使用低分子量聚乙二醇(PEG)处理，然后使用弹性体(MAH-g-SEBS)进行微胶囊化。低分子量聚乙二醇是一种粘性液体，可用作无机粉体的表面活性剂。通过氢键作用在ATH表面形成长聚乙二醇分子链，可以降低无机粉末的表面极性，提高无机粉末与聚合物的相容性。极性相互作用的M-g-S和ATH使ATH被M-g-S包覆，形成硬核和软壳结构。他们通过界面设计，以聚乙二醇复合材料和P-N复合材料为增效剂，制备了高韧性、高阻燃的ATH型芯和M-g-S型壳。表面活性剂的加入量对复合材料的阻燃性能、力学性能和流变性能有一定的影响，其中以3 wt %的聚乙二醇对HDPE/MH/M-g-S/P-N复合材料的阻燃性能最好。HDPE/MH3/M-g-S/P-N复合材料的断裂伸长率和LOl分别提高到558%和27.5%，表现出良好的韧性和阻燃性。TGA分析表明，ATH协同P-N阻燃剂有利于焦炭的形成(26.62%)，表面结构致密，有效提高了树脂的阻燃性。
对纤维材料的阻燃复合是另一个研究热点，Cheng等人采用回收的聚对苯二甲酸乙酯(PET)，先进行阻燃处理，再进行加固硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUFs)[3]。不同长度(5、10、15、20 mm)的PET纤维以不同的负荷(3-12 wt %)添加到RPUF。通过抗压强度试验和剪切应力试验研究了复合材料的力学性能。采用锥形量热仪和有限氧指数法对其性能进行了评价。结果表明，适当的添加PET可以提高纤维材料的力学性能和阻燃性能。
对于高耐热防火的铝磷酸二氢盐类型的复合保温板也引起了极大的研究兴趣，Wu等人研究了具有高耐热性，防火性和耐用性的膨胀珍珠岩基轻质骨料复合材料，并在热性能和机械性能之间取得良好的平衡[4]。通过混合，成型，脱模和煅烧以及用有机硅憎水剂进行表面处理的方法，用膨胀珍珠岩，粉煤灰和磷酸二氢铝制备隔热板。粉煤灰用于获得适当的机械强度。他们表征了所设计复合材料的机械强度，热性能和孔隙结构[5]。骨料复合材料很好地满足了中国膨胀珍珠岩隔热标准GB/T 10303-2001的要求，可以用作隔热材料，可以代替常规有机绝缘材料用于高层建筑。
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