聚合物/无机纳米复合材料由于其独特的性能已经引起人们广泛的研究兴趣,而且也必将成为将来材料研究领域的热点之一。由于无机纳米粒子极易团聚,因此,降低纳米粒子的表面能,减弱纳米粒子的表面极性,提高纳米粒子与聚合物的相容性是制备聚合物/无机纳米复合材料的关键。采用钛酸酯偶联剂对纳米TiO₂粒子进行了表面有机改性,通过转矩流变仪采用熔融共混法制备了聚苯乙烯/TiO₂纳米复合材料。借助SEM、TEM、XRD、XPS和FT-IR等手段分析了纳米粉体表面修饰的效果,并对复合材料的力学性能、热性能和纳米粒子在聚苯乙烯基体中的分散性进行了测试和评价。结果表明:钛酸酯偶联剂JN-114能显著改善纳米TiO₂粒子的表面性质,使粒子表面由亲水性变为亲油性;纳米TiO₂表面修饰处理后,表面的C元素含量增加,并有P元素出现,表面的羟基和羰基密度降低,热失重率增大,说明偶联剂在纳米TiO₂表面发生了化学作用;修饰处理使纳米TiO₂表面极性降低,团聚程度减小,分散性提高。随着纳米TiO₂加入量的增加,聚苯乙烯/TiO₂纳米复合材料的冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率先增大后减小,杨氏模量呈增长趋势,加入一定量的纳米TiO₂可以提高复合材料的力学性能,起到增强增韧的作用;表面修饰过的纳米TiO₂平均粒径小于100nm,在聚苯乙烯基体中分散比较均匀;复合材料的热稳定性有所提高;热分解动力学研究结果表明,纳米粒子的加入使聚苯乙烯复合材料的热分解速率降低,活化能增大。