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采用纳米SiO2粒子改性聚合物可以有效提高材料的综合性能。针对目前采用纳米SiO2粉体改性聚合物时存在的分散不匀、解团聚困难、无机粒子与聚合物相容性差等问题，论文提出了直接以纳米SiO2分散液为原料，在纳米SiO2粒子表面引入可反应化合物，并分别通过原位乳液聚合和细乳液聚合制备聚丙烯酸酯(ACR)/SiO2纳米复合粒子的新方法。对纳米SiO2粒子表面引发剂的吸附和丙烯酸酯类单体的偶联规律、改性纳米SiO2粒存在下的原位乳液和细乳液聚合动力学和聚合稳定性、复合乳胶粒子粒径和形态控制、复合乳胶粒子形成机理进行了深入研究，制备得到复合程度高、接枝率大、SiO2粒子分散性好的复合粒子，并对复合粒子在聚氯乙烯(PVC)等塑料中的应用进行了初步研究。 论文以纳米SiO2粒子的水分散液为原料，通过原位乳液聚合制备ACR/纳米SiO2复合粒子。通过调节水相pH值大于SiO2的等电势点，使纳米SiO2粒子带负电，进而通过静电作用实现2，2-偶氮(2-脒基丙烷)二氯化氢(AIBA)引发剂在SiO2粒子表面的吸附。结果发现，随着AIBA吸附量的增加，纳米SiO2水相分散稳定性降低，并存在能使纳米SiO2稳定分散的AIBA吸附上限；AIBA吸附上限随pH值的增加而增大，当pH=10时达到0.208mmol·AIBA/g·SiO2。DSC和元素分析表明，AIBA吸附效率高(＞80％)，吸附AIBA活性大于未吸附AIBA。 在纳米SiO2表面吸附AIBA引发作用下，进行丙烯酸酯类单体的原位乳液聚合。发现随着表面吸附AIBA量的增加，聚合速率增加；随着SiO2含量增加，聚合速率下降，复合乳胶粒子平均粒径变小，分布变宽，储存稳定性降低。聚合前期添加适量的OP-10非离子型乳化剂，聚合后期补加十二烷基硫酸钠(SDS)阴离子型乳化剂，可以显著提高复合胶乳的稳定性。与未进行SiO2/AIBA预吸附的乳液聚合产物和ACR乳液/SiO2分散液的物理混合物相比，采用原位乳液聚合得到的产物中ACR/SiO2复合程度和结合强度高，聚合物接枝率大。 通过TEM和DLS分析发现，原位乳液聚合得到的复合乳胶中，纳米SiO2粒子以内部包裹(约占30％)、表面镶嵌(约占60％)和水相游离三种方式存在。结合多次离心/分散、HF刻蚀和元素分析发现，内部包裹SiO2粒子的聚合物接枝率最大(约为16.8％)、表面镶嵌SiO2粒子的接枝率略小(约为13.4％)、水相游离SiO2的接枝率最小(约为1.5％)，认为聚合物接枝率是决定SiO2粒子存在方式的关键。在原位乳液聚合过程中，聚合物先包覆(部分接枝)到纳米SiO2初级粒子表面，随着聚合物包覆量(接枝量)的增加，纳米SiO2粒子表面电性降低，亲油性增加，相互粘并而成为包含多个纳米SiO2粒子的复合乳胶粒子，并成为聚合的主要场所，最终形成具有“草莓状”形态结构的ACR/SiO2纳米复合粒子。 论文以纳米SiO2粒子的丙烯酸酯类单体分散液为原料，通过原位细乳液聚合制备ACR/SiO2纳米复合粒子。针对纳米SiO2粒子丙烯酸酯分散原液在细乳化过程中，纳米SiO2粒子容易逃逸进入水相的问题，采用甲基丙烯酸3-三甲氧基硅烷(MPS)偶联剂改性分散在丙烯酸酯单体相的纳米SiO2粒子。采用IR和元素分析证明了MPS与SiO2的化学偶联。发现MPS偶联量随MPS加入量和反应时间的增加而增大，偶联处理SiO2在细乳化液滴中的包覆率随MPS偶联量的增加而增大，当MPS偶联量达到0.08g/g·SiO2以上时，纳米SiO2粒子包覆率接近100％。 通过超声分散制备含偶联改性纳米SiO2的丙烯酸酯细乳化液，研究了细乳化体系组成和超声分散条件对细乳化液滴粒径及粒径分布的影响。发现存在使细乳化液滴粒径及粒径分布趋于稳定的临界超声功率和超声时间；随着SDS乳化剂浓度增加，液滴粒径减小，而共稳定剂十六烷浓度对液滴粒径影响较小；随着丙烯酸酯分散液中纳米SiO2质量分数和丙烯酸酯分散液/水质量比的增加，液滴平均粒径增大，粒径分布变宽。以此为基础，建立了乳化剂浓度、单体用量、超声功率对细乳化液滴表面乳化剂浓度的影响关联式，用于预测细乳化液滴的粒径大小。 通过含偶联改性纳米SiO2的丙烯酸酯单体的细乳化聚合，制备了分散稳定的ACR/纳米SiO2复合乳胶粒子。多次离心/分散和HF腐蚀分析证明，纳米SiO2粒子与ACR聚合物的复合程度和包裹效率较高(＞95％)。随着MPS偶联量增加，ACR接枝率增加；当MPS用量不变(0.10g/gSiO2)时，不同纳米SiO2含量复合粒子的ACR接枝率基本不变(约为60％)，而接枝效率却随纳米SiO2含量增加而增加；当MPS用量过大(如0.20g/gSiO2)时，ACR与含MPS的SiO2形成化学交联。认为当MPS偶联量较少时，丙烯酸酯单体与偶联MPS共聚，而成为接枝链；当MPS偶联量较大时，接枝ACR大分子自由基与同一SiO2或另一SiO2粒子上的偶联MPS或ACR大分子自由基发生偶合终止的几率增加，最终形成以纳米SiO2为交联点的ACR/SiO2复合物。 论文对采用原位乳液聚合和细乳液聚合方法制备的ACR/纳米SiO2复合粒子改性PVC和PMMA进行了研究。发现采用原位乳液聚合制备的ACR/SiO2纳米复合粒子与PVC、PMMA熔融共混后，纳米SiO2粒子大都达到初级粒子水平分散，提高了PMMA的热稳定性和储能模量，但由于粒子表面聚合物接枝量较少，对PVC的抗冲改性效果不如采用细乳液聚合制备的复合粒子。细乳液聚合制备的ACR/纳米SiO2复合粒子与PVC熔融共混时，除接枝量过大、即形成交联ACR结构的复合粒子外，一般都能实现SiO2粒子在基体中的初级粒子水平均匀分散。当ACR接枝率在30～110％时，加入少量纳米SiO2粒子就可以使PVC完成脆-韧转变，如当ACR接枝率为59.7％时，加入1.0％的SiO2粒子，PVC的抗冲强度可以提高454％。在逾渗增韧理论的基础上，提出了修正的纳米SiO2粒子表面应力感应层厚度计算式和应力体积球增韧模型。