随着纳米技术的进步和发展，纳米粒子借助其独特的性能取代微米粒子制备聚合物基纳米复合材料得到人们的广泛关注。分散相纳米粒子与聚合物基体的相互作用对改性效果有直接影响。本文分别选用不同表面官能团的纳米SiO₂、TiO₂纳米管以及TiO₂纳米纤维作为改性体，通过熔融共混法制备出聚甲醛（POM）基纳米复合材料，分析不同形貌纳米改性体对POM基体力学性能、热性能的影响；同时研究了不同表面官能团的纳米SiO₂对POM基体结晶行为的影响；并考察了TiO₂纳米管和TiO₂纳米纤维对POM阻燃性能的影响。结果表明，纳米改性体表面的不同的官能团和纳米改性体的形貌对POM的性能有显著的影响。本文的主要研究内容和结论如下：1、用表面具有不同官能团的纳米SiO₂和TiO₂纳米管作为改性体改性POM，通过TEM研究分散相的分布状态，发现可分散性纳米SiO₂（DNS）表面因含有甲基，在其含量为1wt%时仍能够在POM基体中分散均匀；而可反应性纳米SiO₂（RNS）表面含有活性较大的氨基，在稍高含量（1.0wt%）时就会在POM中发生团聚；未修饰的二氧化钛纳米管（TNTs-U）因比表面积大且表面裸露大量羟基在复合材料加工成型的过程中很容易发生羟基之间的缩合，在较低含量（0.5wt%）时团聚现象就很明显；经偶联剂修饰的二氧化钛纳米管（TNTs-M）表面羟基与修饰剂化学键合，羟基数量有所减少，在0.5wt%仍发生团聚，但较TNTs-U团聚现象有所改善。2、对聚甲醛基纳米复合材料力学性能测试，结果表明DNS和RNS的加入均能提高POM的强度，但是DNS和RNS只在低含量时能够增韧POM，在DNS含量0.5wt%时，韧性提高15%；RNS含量为0.3wt%时，韧性提高16%；随着DNS和RNS的增加，复合材料的冲击韧性降低，同时由于RNS团聚比DNS严重， POM/RNS复合材料的力学性能随着RNS含量的增加下降更为严重。TNTs-U因在POM基体中团聚严重造成POM力学性能大幅下降；低含量的TNTs-M有利于POM的拉伸强度和弹性模量低幅度的提高，但是TNTs-M的加入降低了POM的冲击韧性。修饰后的TiO₂纳米纤维（TNF-M）对POM的力学性能的提高明显优于未改性的TiO₂纳米纤维（TNF-U），TNF-U和TNF-M的加入均对POM的冲击韧性提高明显，当TNF-M的含量为0.1wt%时，冲击韧性提高23%，而TNF-U含量为0.3wt%时对冲击韧性的提高达11%。3、采用XRD、PLM、DSC检测手段，分析了DNS和RNS对POM基体结晶的影响，实验结果表明DNS和RNS的加入没有改变POM的晶型，并且DNS和RNS在POM中均能起到异相成核作用，使晶粒得到细化，提高了起始结晶温度和结晶峰温度。同时DNS和RNS会与POM分子链发生相互作用，降低了分子链向晶核移动的速率，使得复合材料的半结晶时间t_1/2增加。由于DNS在POM中分散良好，POM/DNS复合材料的结晶峰温度和t_1/2变化不大；而在POM/RNS复合材料中，随着RNS含量的增加，其团聚现象会加剧，RNS与POM的相互作用会随着团聚的出现而降低，因此POM/RNS复合材料的结晶峰温度和t_1/2随着RNS的含量的增加呈现先增加后降低的趋势。4、采用TG手段对POM基纳米复合材料的热稳定性进行测试，发现纳米粒子表面官能团对POM热稳定性有很大影响。RNS能显著提高POM的热稳定性，在RNS含量为1.0wt%时起始结晶温度提高了27℃，主要是因为RNS表面含有氨基，能够吸收POM在分解过程中产生的甲醛，并且能够中和甲醛被氧化后形成的甲酸；但是DNS表面含有的甲基对甲醛和甲酸没有吸收作用，因而DNS对POM的热稳定性几乎没有影响。在相同含量下TNTs-M对POM的热稳定效果要优于TNTs-U。TNTs-U和TNTs-M因比表面积大，且孔容量较大，能够吸附POM分解产生的甲醛，进而起到提高热分解温度的作用，并且能够降低POM的分解速率；但是过多的TNTs会发生脱水缩合，引起POM在低温下开始分解，反而降低了POM的热稳定性。因TNTs-M表面羟基数量少而且有氨基的存在，其含量在2.0wt%时会引起POM起始分解温度的降低，但是TNTs-U在1.0wt%时则会引起POM的起始分解温度下降。而TNF由于不能吸收甲醛，因此低含量的TNF对POM的热稳定提高很不明显，而且高含量的TNF也会发生脱水缩合，因此降低POM的力学性能。5、采用氧指数仪对TNTs和TNF对POM的阻燃性能进行分析，结果表明TNTs和TNF的加入对POM的氧指数没有明显的变化，但是二者均能够降低POM的熔融低落现象，并且有成碳的作用，主要是因为具有大比表面积的TNTs和TNF在POM燃烧过程中催化性能得到提高进而能够吸收周围的氧气，促进POM燃烧表面碳的形成，起到阻燃效果。对比发现，TNTs-M对POM的成碳效果较好。