有机-无机杂化材料可以兼具有机和无机材料的优良特性,具有巨大的产业化应用前景。原位溶胶—凝胶过程,因其能够实现有机相和无机相两相间的分子水平混合,已成为制备高性能有机-无机杂化材料的重要手段之一。近二十年来,实现溶胶—凝胶过程与高聚物合成、成形和应用过程的有效结合,开发高性能高聚物基纳米复合材料成为科研和产业界研究的热点。聚酯类材料,如聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）和脂肪族聚酯等是塑料、纤维和涂料等的重要基体,因此,系统深入地研究聚酯合成过程的原位溶胶-凝胶过程及其原位生成材料的结构和形成机理无疑具有重要的学术意义和应用价值.聚酯的合成分为条件迥异的两个阶段即高压下馏出小分子的酯化过程和高真空下酯化物缩聚成高分子的缩聚过程。探索研究表明,片状硅系纳米材料在酯化反应初期即已生成,故本研究以酯化阶段为重点考察对象,系统研究了酯化反应条件如原料的摩尔比、前驱体的引入方式和加入量、反应温度、搅拌器速度、酯化程度等条件对原位生成片状硅系化合物的形貌和结构的影响,以求在聚酯合成过程中控制原位片状纳米材料的形貌和尺寸。本文分两大合成路线即前驱体原位生成工艺和溶胶原位聚合工艺,两大合成体系即直接酯化及酯交换反应体系,系统研究了反应过程中原位生成硅系化合物形貌和结构的影响因素。通过前驱体原位生成工艺,在直接酯化反应体系中,前驱体正硅酸乙酯中的乙基在反应初期以乙醇形式馏出,原位生成的硅系化合物呈片状和颗粒状,随着反应体系温度升高,颗粒状形貌趋于明显。通过前驱体原位生成工艺,以酯交换反应为研究体系,研究前驱体正硅酸乙酯直接引入到对苯二甲酸二甲酯与乙二醇的酯交换反应体系中原位生成硅系化合物的形貌及结构。研究表明,在该体系中也可生成片状硅系化合物且片状材料的原位生成必须在酯催化剂存在的条件下进行,这就表明前驱体原位水解并不是片状硅系化合物原位生成的必要条件。前驱体含量和原料配比是影响原位生成硅系化合物形貌和结构的主要因素。改变前驱体含量所合成的片状材料在基体中都有很好的分散性,尺寸均匀,随着含量的提高片状材料厚度变小,厚度从含量为0.5%的500nm降到3%的300nm,这就说明提高前驱体含量有利于原位生成尺寸更小,厚度更薄的片状材料。随着DMT含量的降低,原位生成硅系化合物的片状结构更加明显,片状厚度也有所变薄,当PTA:EG摩尔比为1:24时片状材料的厚度为200nm左右。提高酯化反应时的搅拌速率有助于原位生成小尺寸单分散的硅系化合物。WAXD研究表明,复合材料中原位生成了具有一定结晶结构的硅系化合物,该硅系化合物在20为6.9°处会出现有别于基体的新结晶峰。在直接酯化反应体系中研究了硅溶胶原位引入制备片状硅系化合物BHET基复合材料的合成工艺,并对其原位生成材料形貌结构进行表征。研究表明,将前驱体正硅酸乙酯通过乙二醇作为溶剂在水浴控温70℃,搅拌速率为400r/min,各成分摩尔比为TEOS:H₂O:CH₃COOH=1:2:6.5条件下反应4h时,使得正硅酸乙酯部分水解即可制备体系分散均匀且稳定的乙二醇硅溶胶,再将其引入到体系中即采用溶胶原位聚合工艺,也可原位生成片状化合物。原料配比是影响原位生成硅系化合物形貌和结构的主要因素,同时反应温度、搅拌器速度等对其形貌尺寸产生影响。采用前驱体原位生成工艺和溶胶原位聚合工艺制备PET/硅系化合物复合材料,并对其形貌、结构和性能进行初步表征分析。研究表明,通过前驱体原位生成工艺,正硅酸乙酯原位生成的硅系化合物经缩聚阶段后由片状变为颗粒状,直径在50nm左右;制备的聚酯复合材料的特性粘度随硅系化合物含量的增加有下降趋势;聚酯的结晶能力随硅系化合物含量的增加出现先增后降的趋势;聚酯的热稳定性并没有因硅系化合物的原位生成而发生明显变化。通过溶胶原位聚合工艺合成的PET/硅系化合物复合材料中也生成了颗粒状物质,直径在80nm左右,且在基体中分散均匀。WAXD显示在酯化阶段产生的有别于空白酯化物的新的衍射峰经缩聚反应后消失,这一现象与前驱体原位生成体系相一致。