利用无机纳米材料改性聚合物，可以综合无机材料和有机材料的优良特性，近年来，相关方面的研究十分广泛；与此同时，从理论上解释纳米材料的填充量与复合材料性能变化间的关系是另一个需要研究的方向。本论文从以上方面着手，研究了纳米Ti02改性胶粉复合材料的制备及光催化降解性能；并借助相关理论及物理模型，研究了纳米ZnO的填充量与改性橡胶复合材料性能变化间的关系。　　 根据粉体粒径与比表面积间的关系，借助偶联剂的作用，通过预处理法成功制备了不同质量比例的纳米Ti02改性胶粉复合材料。同时对复合材料的形貌、光吸收性能及交联情况进行了表征，并着重分析了复合材料中Ti02与胶粉的交联情况。扫描电子显微镜观测结果表明，纳米Ti02颗粒在胶粉表面分散均匀；红外光谱分析结果表明，纳米Ti02与胶粉之间通过化学键结合，两者发生了化学交联；紫外-可见光光谱分析结果表明，复合材料的光吸收范围变宽，光吸收性能增强。　　 在制备出纳米Ti02改性胶粉复合材料的基础上，通过自制的光催化降解装置，研究了复合材料在不同条件下对N02气体的光催化降解性能，并分析了复合材料的光催化降解机理。结果表明，复合材料的光催化降解性能相对于单纯的Ti02粉体有显著的提高，复合材料的粒径越小，降解效率越高。研究表明：复合材料中的Ti02在胶粉表面可以达到纳米量级的分散；复合材料中的纳米Ti02分布在以胶粉为近似球体的立体空间内，参与光催化反应的粒子数量大大增加；胶粉自身具有较大的比表面积，可以协助纳米Ti02充分吸附空气中的氧气、水分及反应物，促进光催化反应的进行；偶联剂的加入增加了纳米Ti02表面羟基的数量，使其氧化能力增强，同时偶联剂中氮、硅等其它元素的加入相当于在Ti02中进行掺杂，从而扩展了复合材料的光吸收范围。　　 利用灰色系统理论中的关联度分析法，研究了纳米ZnO改性橡胶的制备过程中，纳米ZnO的填充量与改性橡胶力学性能间的关系。结果表明：纳米ZnO的填充量与改性橡胶的最低扭力、拉伸强度、撕裂强度及300％定伸应力等性能间的关联度较高，改变纳米ZnO的填充量可以在一定程度上改善橡胶的抗拉伸、抗撕裂等机械性能，实现橡胶的增强增韧。　　 运用材料显微结构与性能关联的方法，借助颗粒散射理论和显微结构物理理论，在已有纳米粉体的填充量与复合材料性能变化理论研究的基础上，得到了当弥散颗粒相体积分数相对较低时的平均有效近似理论模型。在研究纳米粉体小体积填充与复合材料弹性模量间的关系时，借助于弹性材料在低应力作用下，应力和应交满足的线性关系，将理论预测结果与纳米ZnO改性橡胶复合材料相关性能的实验数值进行比对，预测值与复合材料在小形变情况下的实验值比较吻合。该结果可以用来解释纳米ZnO的填充体积对改性橡胶弹性模量的影响机理，对纳米粉体改性聚合物具有指导意义。