锂辉石矿渣是工业上利用锂辉石矿提取碳酸锂(主要应用于光伏产业)后产生的工业固体废渣。随着环境保护形势日趋严峻,对于工业和生活废物的二次利用就显得愈发重要。锂辉石矿主要分布于澳大利亚,中国,美国,加拿大和巴西。对于这些国家,锂辉石矿渣不但堆放占地,要人管理,且易随刮风下雨流失,进而导致污染环境,危害农田。因此如何处理锂辉石矿渣成了急需解决的问题。目前针对锂辉石矿渣的主要处理途径有:与水泥复合成为混凝土或者与其它硅酸盐复合制备强化陶瓷。但是这些途径对于锂辉石矿渣的回收利用量有限,无法最大限度地解决环境问题,并且商业附加值低。对锂辉石矿渣进行处理改性后和高分子复合,则能够为锂辉石矿渣的回收利用提供额外的途径。本文先采用熔融共混的方法制备得到聚乳酸(PLA)/锂辉石矿渣复合材料和热塑性聚酯弹性体(TPEE)/锂辉石矿渣复合材料,然后进一步对锂辉石矿渣进行不同的化学改性,提升锂辉石矿渣的增强效果。随后利用形貌表征、动态力学分析、流变学等多种表征手段研究了复合材料的结构与性能,通过结晶动力学、粘弹性理论和力学模型描述了复合材料的结构与性能的关系。(1)将锂辉石矿渣进行碱处理,提取出矿渣之中二氧化硅,并制备得到无定形的二氧化硅纳米粒子,与PLA熔融共混制备得到复合材料,并与未改性的微米级锂辉石矿渣填充的PLA复合材料进行了形态与性能的比较。结果表明未改性的锂辉石矿渣可以增加PLA的杨氏模量的同时不降低拉伸强度,起到了良好的惰性填充剂的作用。而经过化学处理后的纳米级锂辉石矿渣既可以增加PLA的杨氏模量,又可以大幅提升其拉伸强度,起到了活性增强剂的作用。(2)利用聚乙二醇(PEG)对锂辉石矿渣进行表面改性,并通过熔融共混制备了锂辉石矿渣/TPEE复合材料和PEG改性的锂辉石矿渣/TPEE复合材料。利用原子力显微镜(AFM)、差示扫描量热仪(DSC)和万能电子拉力机测试得到的数据进行分析,表明纯TPEE中硬段部分以纳米级的晶粒均匀的分布在软段之中,而锂辉石矿渣和PEG改性的锂辉石矿渣的加入对TPEE中的硬段部分都起到了异相成核作用,杨氏模量和屈服强度都得到了增加,而硬段晶粒和PEG改性的锂辉石矿渣结合得更加牢固,使得复合材料中的“滚珠效应”降低,在相同的填充量下,其复合材料的杨氏模量和屈服强度更高,起到了更好的增强作用。(3)将石墨烯和锂辉石矿渣通过化学改性制得复合材料,利用XPS(X射线光电子能谱)深入分析了复合材料化学键的组成,并且利用AFM表征了锂辉石矿渣/石墨烯复合材料的微观形貌,表明了石墨烯和锂辉石矿渣发生了化学键合,并且石墨烯紧密地“贴在”锂辉石矿渣的表面。然后再通过熔融共混的方法制备得到复合材料。利用旋转流变仪和万能电子拉力机对复合材料进行分析,表明锂辉石矿渣/石墨烯/TPEE复合材料弹性和粘性上均有了明显的提高,对于TPEE分子链团抑制作用很好,并且形成了逾渗网络结构,其力学性能的增强也大大提升,杨氏模量和屈服强度均大于未改性的锂辉石矿渣/TPEE复合材料。