本发明涉及一种阻燃型热膨胀微球、防水卷材及其制备方法，该阻燃型热膨胀微球包括芯材及外壳，芯材包含碳氢化合物和液态含磷阻燃剂，外壳为表面改性的丙烯酸酯类聚合物，丙烯酸酯类聚合物通过聚合单体聚合得到，外壳通过对丙烯酸酯类聚合物采用改性材料进行表面改性后得到；聚合单体具有丙烯酸磷酸酯类单体，改性材料为有机成碳剂、无机碳材料和偶联剂。本发明的阻燃型热膨胀微球通过表面成碳修饰、含磷聚合物外壳和内部包覆含磷阻燃剂的多重阻燃手段，使得阻燃型热膨胀微球具有多重阻燃效果，能够显著提高微球的阻燃性，将其应用到防水卷材中，不仅减轻防水卷材的重量，同时又能保持力学性能，并且还可以改善防水卷材的阻燃性。