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纳米Zr02具有高硬度、高折光指数、化学惰性、优良热稳定性等优点,将其引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,有望在不改变其光学透明性的前提下,提高其折光指数,改善PMMA的力学性能和热稳定性,从而实现PMMA光学材料应用性能的整体提升。本文以非水合成的纳米ZrO2晶粒为原料,分别以甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)和甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)为配体,将纳米ZrO2晶粒分散于MMA中,得到了透明MMA／ZrO2分散液。将得到的透明分散液进行原位本体聚合后,通过控制预聚合时间,成功制备了透明PMMA／ZrO2纳米复合材料。考察了纳米复合材料的化学结构、形貌、光学性能、力学性能以及热稳定性,讨论了PMMA与ZrO2纳米颗粒之间作用方式与纳米复合材料性能之间的关系。具体研究内容及结果如下：将非水合成纳米ZrO2颗粒在四氢呋喃中MPS表面改性,将改性好的纳米ZrO2颗粒(MPS-ZrO2)再分散于MMA中形成透明单体分散液,通过原位本体聚合得到透明的纳米复合材料。考察了MMA／MPS-ZrO2分散液的本体聚合行为,用摆杆硬度、压痕硬度、纳米刮痕、耐磨实验等表征了材料表面力学性能。MPS-ZrO2纳米颗粒在聚合过程中起到交联作用,在5wt%ZrO2添加量下,体系完全凝胶。ZrO2纳米颗粒以初级粒子尺寸分散于聚合物基体中,得到透明的纳米复合材料。在低纳米颗粒含量时,体系交联度主导材料表面力学性能；在高纳米颗粒含量下,PMMA的力学性能得到显著增强。但不同测试手段获得的纳米复合材料的表面力学性能随纳米ZrO2含量变化关系有所不同。以HEMA为配体,将非水合成纳米ZrO2颗粒直接分散在MMA中获得透明MMA／ZrO2分散液,再将分散液通过本体聚合得到透明纳米复合材料。考察了纳米ZrO2颗粒在MMA中的分散和失稳行为,通过变温傅立叶变换红外光谱(FTIR)和TEM表征了纳米复合材料的化学结构和形态。以HEMA为配体时,MMA／Zr02分散液在高温时易发生失稳,但失稳温度随着HEMA／Zr02摩尔比的增加而提高。物理吸附HEMA的Zr02纳米颗粒在体系中也起到了交联剂的作用,在含量仅为0.8wt%时,PMMA就已接近完全凝胶。变温红外光谱表明,PMMA与Zr02之间以氢键方式连接。拉伸试验以及DMA测试表明,当PMMA与Zr02纳米颗粒之间以氢键方式连接时,纳米颗粒对PMMA的力学性能也能起到增强作用,并且基于氢键连接的PMMA／Zr02纳米复合材料的韧性要优于化学键连接的PMMA／Zr02材料。TGA试验表明,以HEMA为配体时,Zr02的加入也能提高PMMA的热稳定性。