1.2.5 协同阻燃体系阻燃环氧树脂
协同阻燃体系是指阻燃体系中含有两种或两种以上的组分，在某些特定情况下，多种阻燃组分的阻燃效果大于单一组分的阻燃效果，这种现象称为协同阻燃效应。目前开发的协同阻燃体系有很多，比如卤/磷体系、卤/锑体系、磷/氮体系、磷/硅体系、卤/硼体系和磷/锑体系等等。对于环氧树脂协同阻燃体系来说，比较典型的有：磷/氮协同阻燃体系、磷/硅协同阻燃体系、磷/纳米颗粒协同阻燃体系等。
1.2.5.1 磷/氮协同阻燃体系
环氧树脂磷/氮协同阻燃体系的阻燃原理一般被认为是两类阻燃剂发生了一系列的化学反应。首先是含磷阻燃剂受热分解产生磷酸、焦磷酸、偏磷酸以及挥发性气体和碳化物，同时含氮阻燃剂受热产生氨气、水蒸气、氮气等不燃性气体。然后，含氮阻燃剂产生的不燃性气体与磷酸类形成的保护膜通过发泡作用形成泡沫隔热层，降低了热传导。最后，大部分的磷氮化合物形成P—N—P、P—O—P、P—C等化学键，以一种焦化炭结构的糊状物留在剩余炭中，起到覆盖作用，中断燃烧的连锁反应，从而有力地抑制了基体的进一步燃烧。
常见的应用形式是以磷元素处理的环氧树脂预聚体与氮元素处理的固化剂作用，形成阻燃性能优良的环氧树脂。也可以在环氧树脂固化前，体系中添加含磷阻燃剂和含氮阻燃剂，然后固化成型。西北工业大学的党婧等［78］以双酚A环氧树脂E-51与DOPO合成含磷环氧树脂，以三聚氰胺和苯酚反应制备含氮的酚醛固化剂MFP。最终产品经红外光谱、UL94垂直燃烧测试和热失重分析，得知其力学性能和阻燃性能均非常优良。Qiang Lv等［79］合成了一种含磷、氮的聚（三聚氰胺-乙氧基氧膦基-二异氰酸酯）阻燃剂，当其质量分数为20%时，LOI由20.5%提高到28.0%。聚（三聚氰胺-乙氧基氧膦基-二异氰酸酯）的加入降低了环氧树脂的降解温度，使环氧树脂形成致密连续的炭层，并释放不易燃烧的气体使炭层膨胀，膨胀的炭层能有效阻止热和物质的传递，进而提高了环氧树脂的阻燃性能。
1.2.5.2 磷/硅协同阻燃体系
含硅阻燃剂，特别是有机硅阻燃剂具有低燃烧速率、低热释放速率、防熔滴、低烟等优秀的阻燃性能，而且还具有能够改善基材的加工性能、耐热性能等优点。然而，单一的硅系阻燃剂与聚合物相容性差且价格较高，使其应用受到了一定的限制。为了克服单一硅系阻燃剂的这些缺点，将含硅阻燃剂与其他阻燃剂组成协同阻燃体系取得了良好效果。目前，在环氧树脂阻燃体系中研究比较多的是磷/硅协同阻燃体系。
在具体的应用中，除了传统的将含磷阻燃剂和含硅阻燃剂通过物理混合方式添加到环氧树脂基体中，实现磷/硅协同阻燃外，一些新型的磷硅一体单分子阻燃剂被开发出来。这类新型的磷硅协同阻燃剂是通过化学反应将磷元素引入到聚硅氧烷主链或者侧基而形成的一类新型阻燃剂，不仅具备传统有机硅材料难燃、耐老化、耐候、耐高低温、耐氧化稳定性、无毒等优良性能，还兼具有机磷阻燃剂的阻燃特性，其阻燃效果比添加型磷/硅协同阻燃体系要好。该类磷/硅协同阻燃剂在阻燃过程中，磷高温分解形成磷酸，催化含碳化合物脱水成炭，促进炭层的形成。有机硅化合物高温下分解生成的无机物，能够提高炭层的热稳定性，同时有机硅化合物分解形成的—Si—O—Si—键和—Si—C—键有助于形成连续的无机隔氧绝热保护层，这既抑制了高分子材料的热分解又提高了炭层的抗氧化能力。对于聚硅氧烷阻燃剂来说，聚硅氧烷还会迁移到材料表面，燃烧时首先在表面形成无机硅酸盐保护层，进一步保护了炭层及聚合物基材。与常规磷催化炭层相比，磷/硅协同阻燃剂形成的含硅炭层结构更加致密稳定，抗氧化性更强，具有更好的隔氧绝热、抑烟等优点，达到了协同增效的阻燃作用。
1.2.5.3 磷/纳米颗粒协同阻燃体系
近年来，随着纳米阻燃技术受到的关注越来越多，纳米阻燃剂与其他阻燃剂组成的协同阻燃体系也得到应用。由于纳米阻燃剂在改善与聚合物基体相容性和基体力学性能等方面具有优势，磷系阻燃剂与纳米阻燃剂组成协同阻燃体系，可以减少含磷阻燃剂的添加量，改善炭层质量。目前，在环氧树脂阻燃体系中，出现比较多的磷系阻燃剂与纳米阻燃剂的搭配有：磷系阻燃剂-层状硅酸盐、磷系阻燃剂-碳纳米管、磷系阻燃剂-石墨烯、磷系阻燃剂-纳米氢氧化物。
我们课题组在磷/层状硅酸盐协同阻燃体系阻燃环氧树脂方面开展了部分工作。在新型膨胀型阻燃剂六（4-DOPO羟甲基苯氧基）环三磷（DOPOMPC）与聚磷酸铵（APP）复配阻燃环氧树脂复合材料中添加OMMT，制备了磷系阻燃剂/OMMT协同阻燃环氧树脂［80］。研究结果表明，阻燃环氧树脂复合材料LOI值最高达到36.8%，热释放速率峰值（pk-HRR）、有效燃烧热平均值（av-EHC）、比消光面积平均值（av-SEA）、一氧化碳释放率平均值（av-CO）较纯环氧树脂分别下降了78.4%、62.2%、57.8%和50.0%，呈现出更加优良的阻燃和抑烟性能，这是因为添加OMMT的阻燃材料在燃烧初期形成的炭层更致密、坚硬。
纳米阻燃剂除了与磷系阻燃剂组成协同阻燃体系外，不同纳米阻燃剂之间亦表现出协同阻燃效应。例如，层状硅酸盐/碳纳米管协同阻燃体系、层状硅酸盐/石墨烯协同阻燃体系、POSS/石墨烯协同阻燃体系等。