异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫材料(Isocyanate-Based Polyimide Foams,简称IBPIF)可以通过简单的自由发泡制备技术快速制备,此方法相比于粉末法制备技术具有工艺流程短、工艺设备要求低、原材料价格低廉等诸多优点。然而,具有规整泡孔结构的IBPIF材料中含有大量的聚脲等副产物,大大降低了材料的阻燃性以及使用安全性。本论文通过将天然石墨(NG)、可膨胀石墨(EG)以及石墨烯(GNS)添加到发泡浆料中的方法制得了具有规整泡孔结构的石墨及其衍生物/IBPIF材料,研究了石墨及其衍生物对IBPIF材料阻燃性及使用安全性的影响。制备了泡孔结构规整的NG/IBPIF材料,通过对所制备材料热稳定性、阻燃性、燃烧行为及烟气释放行为的表征,发现NG的添加可以提高IBPIF材料阻燃性,当NG添加量达到20%时,极限氧指数值能提高到22.3%,同时NG虽对其燃烧行为和烟气释放行为没有显著影响,但由于NG良好的导热性使热量快速扩散,可以有效推迟材料的引燃时间,推迟了火灾的发生时间。制备了泡孔结构规整的EG/IBPIF材料,通过对所制备材料热稳定性、阻燃性、燃烧行为及烟气释放行为的表征,发现EG的添加可以有效提高IBIPIF材料阻燃性,这是因为EG受热膨胀产生了不燃气体,形成的蠕虫状致密的膨胀炭层可以屏蔽火焰及阻隔可燃气体。当EG添加量达到20%时,IBPIF材料的极限氧指数值可提高到32.4%,阻燃级别达到难燃级,同时燃烧行为和烟气释放行为也得到改善,使其使用安全性得到明显提升。通过氧化石墨烯(GO)上的含氧基团与异氰酸酯基预先反应,使异氰酸酯接到GO片层上,得到含有异氰酸酯基修饰的氧化石墨烯(iGO)的发泡黑料,最终制得具有规整泡孔结构的GNS/IBPIF材料。通过对所制备材料热稳定性、阻燃性的表征,发现GO可以提高IBPIF材料的阻燃性,这是因为GNS可以形成层状网格结构,促进形成致密炭层,起到物理阻隔作用。随着GO添加量逐渐增大,GNS/IBPIF材料的极限氧指数值增加的越少,原因是GO团聚分散不均匀。当GO添加量为4%时,极限氧指数值就能达到22.2%,同时GO不会对IBPIF材料的热稳定性产生明显影响。