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聚合物/无机纳米粒子纳米复合材料由于具有优良的力学、热学、电学等性能一直受到国内外研究者的广泛关注。ZrO2纳米粒子具有高强度、高熔点、耐腐蚀性和导热系数小等性能，加入少量的ZrO2纳米粒子即可明显提升聚合物基体的各种物理性能，但ZrO2纳米粒子与聚合物基体之间的相容性问题以及其在聚合物基体中极易团聚的特点，严重影响了纳米复合材料的性能。因此，制备高性能聚合物/ZrO2纳米复合材料的关键就是通过表面改性提高 ZrO2纳米粒子的分散性和界面结合作用。 本文采用有机硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对ZrO2纳米粒子进行表面改性，通过熔融共混和注塑成型的方法制备出聚碳酸酯(PC)/ZrO2纳米复合材料。借助傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、扫描电子显微镜、动态力学性能测试仪、拉伸和冲击实验等测试手段研究了ZrO2纳米粒子的表面改性效果以及纳米粒子对PC的结构、形貌和力学性能的影响，结果表明：(1)硅烷偶联剂KH570成功接枝到了ZrO2纳米粒子表面，而且改性粒子ZrO2-KH570在PC基体中的分散和界面结合作用均优于未改性的ZrO2粒子；(2)少量两种ZrO2纳米粒子的引入可以提高纳米复合材料的拉伸强度和韧性，；(3)加入ZrO2纳米粒子后，纳米复合材料在玻璃化转变温度之下的储能模量相比于纯PC有了很大的提升，这是因为ZrO2纳米粒子对PC分子链有固定作用，特别是经过表面改性的ZrO2-KH570，它表面接枝的有机基团能够通过与PC分子链缠结从而增强固定作用。 然后，利用热重-红外联用分析、傅里叶变换红外光谱分析、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱分析等实验手段，进一步结合Kissinger-Akahira-Sunos与Flynn-Wall-Ozawa法，对PC/ZrO2纳米复合材料的热稳定性能进行了深入研究。结果表明：表面改性的ZrO2-KH570能够显著提高纳米复合材料的热稳定性，ZrO2纳米粒子影响PC热降解行为主要通过三个阶段来实现：(1)降解起始阶段，ZrO2纳米粒子能够捕获PC分子链末端异亚丙基断裂生成的自由基，有效降低自由基浓度，延缓降解反应的发生；(2)降解中期的主要反应为碳酸酯键的醇解和水解，ZrO2纳米粒子对降解起到催化作用，能够提升热降解的反应速率；(3)降解反应中后期阶段，随着外层基体的降解挥发，ZrO2纳米粒子堆积到了表层，与降解固体残渣连接形成一层屏障网络，起到了阻碍挥发产物扩散的作用；热降解动力学的研究则表明纳米复合材料的热降解活化能要远远高于纯PC。