海泡石是一种天然的纤维状富镁硅酸盐粘土矿物,其晶体结构由连续的硅氧四面体和间断的镁氧八面体彼此交替衔接而成,贯穿晶体结构的通道附着一些与纤维状硅酸盐相关的不同类型的水分子和一些具有可交换性的阳离子,构成通道的纤维结构外表面上存在着许多硅醇基团,这些特殊的结构使海泡石具备较大的比表面积和孔容积,海泡石也因这种特殊的结构被广泛地应用于吸附、阻燃协效、催化剂负载、储能、聚合物复合填充等领域。本文以海泡石为研究对象,研究了其微观结构、组成与基本性能,并将其与常用无机填料进行性能对比;采用了物理化学改性、复配技术制备了海泡石填充的功能性复合材料,研究了复合材料的硫化特性、力学性能、阻燃及抑烟等性能,建立复合材料中微观结构与宏观性能之间的关系,并建构相应复合材料的阻燃模型。具体研究内容如下:首先,本文对海泡石做了基本性能表征,研究了其微观结构及组成,并将其应用到EPDM材料中,与常用无机填料进行性能对比,采用了物理、化学法改性海泡石,研究了不同方法改性对复合材料性能的影响。实验结果表明,实验用海泡石的粒径分布在10～30μm,呈纤维束状集合体;海泡石在通道内部或表面存在四种水分子,包括弱吸附水、沸石水、结合水和结构水,这些水分子会随温度的升高逐渐释放。在力学性能方面,海泡石具有较好的补强效果,在EPDM橡胶中,拉伸强度可达到5.8MPa,略低于白炭黑。在阻燃抑烟方面,海泡石的加入可使EPDM胶料的极限氧指数提高约1～2%,且有效抑制了熔滴现象。在海泡石的改性方面,偶联剂改性的海泡石复合材料拉伸强度提升最明显,约提高44%;酸改性后的海泡石吸烟效果明显,总烟释放量约降低46%,研磨法改性的海泡石可缩短橡胶的硫化时间,仅需要8.6min;三氧化二锑复配海泡石的UL-94达到V-1级,极限氧指数达28%。其次,本文以海泡石作为阻燃协效剂,制备了具有优异阻燃抑烟性能的电线电缆复合材料。本文选用EPDM、CPE作为基体材料,研究讨论了海泡石阻燃协效剂对复合材料硫化特性、力学性能、阻燃及抑烟等性能的影响。研究结果表明:海泡石的添加可有效改善复合材料的力学性能;显著降低材料燃烧时的最大热释放速率,减少火灾危害性,并对燃烧时烟雾的释放有一定的控制。特别是在CPE复合材料中,当海泡石用量为15phr时,复合材料的拉伸强度达到11.0MPa,撕裂强度达到42.3KN/m,复合材料燃烧时的最大热释放速率降低至244.2k W/m~2,总产烟量降低至9.7m~2,燃烧残余量提高了14%。最后,本文以海泡石作为阻燃协效剂,采用有机微球发泡的方法,制备了一系列兼顾阻燃、抑烟的轻量化复合材料,研究了不同变量对泡孔尺寸、密度、力学性能、阻燃等性能的影响。研究结果表明:海泡石的加入不仅能提高复合材料的力学性能,而且对阻燃性能起到增效作用;有机膨胀微球作为发泡剂,使得复合材料的密度降低。特别是在阻燃EVA发泡复合材料中,当海泡石的用量为15phr,硫化时间为10min时,复合材料的综合性能最佳,其中复合材料的密度降低到0.983g/cm~3,力学性能受泡孔增多的影响降低到6.5MPa,复合材料燃烧时的最大热释放速率减小到607.8k W/m~2,燃烧残留量提升了95%。