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在纳米粒子填充塑料体系中，由于纳米粒子与聚合物的极性差异，纳米粒子不能很好的分散在聚合物基体中，从而影响填充塑料的综合性能。解决纳米粒子的分散问题，是获得良好综合性能的复合材料的关键所在。
一般条件下获得的玻璃态聚合物通常处于热力学非平衡态，在长期使用过程中或在低于Tg以下的温度物理老化后，其逐步趋向平衡态，从而造成老化前后聚合物物理力学性能的变化。纳米粒子在聚合物中的分散及其与聚合物界面相互作用等特性将影响物理老化过程中聚合物的链段局部松弛，进而对纳米复合材料性能造成影响。
本论文利用已产业化的纳米CaCO3粉体改性传统无规PS塑料，利用自由基溶液聚合法制备了苯乙烯(St)和丙烯酸(AA)共聚包覆纳米CaCO3粉体，试图利用聚合物包覆层改善纳米粒子的分散性问题，调节纳米粒子之间及与基体间的界面相互作用。将包覆纳米CaCO3用于填充聚苯乙烯(PS)及聚苯乙烯和聚碳酸酯(PC)共混物中，通过熔融共混法制备出PS/包覆纳米CaCO3及PC/PS/包覆纳米CaCO3三元复合材料。
采用FTIR、TG、DSC、DMA及力学性能测试等多种技术研究了包覆纳米CaCO3的制备技术及性质，PS/包覆纳米CaCO3复合材料，PS/纳米CaCO3复合材料及PC/PS/包覆纳米CaCO3三元复合材料在热物理老化前后的玻璃化转变温度、PS相的β次级转变温度、动态力学性能及力学性能，以明确纳米粒子对物理老化过程中聚合物分子链段局部松弛运动以及材料物理力学性能的影响。研究表明：
1、以甲苯为溶剂，AIBN作为引发剂，PVP作为分散剂，采用AA和St自由基溶液聚合制备出较大稳定包覆率的PSAA共聚物包覆纳米CaCO3，当(AA+St)/纳米CaCO3=1:1，AA/St=50/50时，AA与St的共聚反应转化率最高，包覆率达89.04％，稳定包覆率为56.37％。
2、不同包覆纳米CaCO3填充PS复合材料较PS/纳米CaCO3力学性能有了不同程度的提高，其中PS/BGC的力学性能提高最为明显，拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了37％，12.7％，73.9％。PS/纳米CaCO3及PS/包覆纳米CaCO3的β次级转变温度较PS的升高。物理老化后，PS/包覆纳米CaCO3的力学性能随老化时间的延长先迅速下降，之后下降速度减缓，并且出现缓慢上升的趋势。PS/包覆纳米CaCO3复合材料的Tg较纯PS的降低，△H较纯PS的大。并发现在DSC测试时，热焓松弛峰面积△H与升温速率V的对数In V呈线性关系。
3、PC与PS是部分相容体系，PC/PS共混物的力学性能较PS下降明显，PC的加入使得PS相的β次级松弛转变温度也升高。随着PC含量的增加，β松弛温度逐渐降低。包覆纳米CaCO3粒子加入PC/PS中后，改善了两相的界面性质，促进了PS链段局部松弛运动，力学性能和储存模量较PC/PS提高，PS相的β次级松弛转变温度较PC/PS下降。纳米CaCO3对PC/PS两相增容作用明显，当PC/PS=40/60时，纳米CaCO3加入使得PC相与PS相的Tg之差△Tg减小，由52.54℃减至43.95℃。
4、适当的时间内物理老化，可以促进分子链段的局部松弛运动，使PC与PS两相的相互作用增强，材料的力学性能提高，不过长时间的物理老化后使得材料出现热降解，使得材料的力学性能下降。物理老化使得PS的储存模量稍有提高，PS的Tg和β次级松弛温度提高，其中β次级松弛温度升高幅度较大，物理老化对PS的β次级松弛运动影响作用明显。