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以低成本、环境负荷小的聚丙烯（PP）强韧化改性材料替代高成本工程塑料一直是聚丙烯改性的重要目标。纳米技术的开发与应用为PP增韧改性提供了一种全新的方法和途径，但纳米粒子表面能高，与聚丙烯极性相差大，难以实现与聚丙烯的界面相容和纳米级分散，纳米粒子表面改性对提高纳米粒子的分散性及增强其与基体间的相容性尤为重要。本论文以纳米SiO2为主要填料，根据纳米SiO2表面处理方式的不同，分别制备了偶联剂KH570改性的SiO2-KH570和聚苯乙烯（PS）包覆改性的SiO2-PS粒子，并在此基础上以高性能化为目的，通过熔融共混工艺制备了PP/SiO2纳米复合材料。重点研究了纳米SiO2表面处理方式对PP复合材料性能的影响，系统分析了各种复合体系结构与性能的关系，从结晶动力学角度分析了纳米SiO2增韧PP机理，并将生命周期评价（LCA）应用于PP/SiO2复合材料制品的生产过程，为PP纳米复合材料生产工艺的选择和相关政策法规的制定提供数据参考。 以硅烷偶联剂KH570表面处理纳米SiO2，制备了PP/SiO2-KH570纳米复合材料，通过FT-IR、TG、DCAT、TEM表征了KH570对纳米SiO2的改性效果。结合复合材料力学性能分析，结果表明，改性后纳米SiO2团聚趋势减弱，粒径在100nm以内，在纳米SiO2-KH570低含量填充（≤4wt％）时，PP冲击强度、弯曲强度等有较大程度的提高，尤其是对基体的增韧效果最好，缺口冲击强度提高了60%。以马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）作为相容剂，在配比PP/PP-g-MAH/SiO2=86/10/4时，PP基复合材料缺口冲击强度比纯PP提高了1.2倍；复合材料断面SEM分析表明，加入PP-g-MAH使纳米SiO2与PP相容性得到改善，偶联剂KH570与PP-g-MAH协同作用比单用偶联剂对PP基复合材料增韧效果好。DSC分析结果表明，PP-g-MAH作为相容剂使PP/PP-g-MAH/SiO2复合材料结晶速率加快，提高了PP/SiO2纳米复合材料的成核能力。 通过熔融共混工艺制备了PP/POE/SiO2复合材料，确定了POE和纳米SiO2-KH570在复合材料中的最佳配比：当纳米SiO2-KH570用量4wt%时、弹性体POE用量15wt%时，复合体系冲击强度比纯PP提高了124%，比相同条件下PP/POE复合材料的冲击强度提高了11.3%；拉伸强度比纯PP降低10.3%，比相同条件下PP/POE复合材料拉伸强度提高了16.1%。POE和SiO2-KH570复合粒子协同增韧增强作用效果明显，既克服了由单一弹性体提高韧性同时降低强度的缺点，又比单独用纳米SiO2增韧效果好。 在偶联改性基础上，用乳液聚合方法制备了粒径在50nm左右的SiO2-PS复合粒子，考察了反应条件对聚合反应的影响，优化并确定乳液聚合最佳的反应条件：n(St)/n(SiO2)为1.5/1，引发剂1.5wt%，苯乙烯单体10wt%，反应温度80℃，反应时间4h。用FTIR、TEM、XPS和TG分表征了SiO2-PS复合粒子结构，结果表明乳液聚合产物基本呈球形结构，复合粒子不是单个分散状态，而是几个或多个复合粒子相连的状态存在。通过熔融共混工艺制备PP/SiO2-PS复合材料，对其力学性能进行了分析，结果表明，当SiO2-PS含量较低（4wt％）时，PP/SiO2-PS复合材料冲击强度、拉伸强度和弯曲强度明显提高，复合材料缺口冲击强度提高了80%，说明表面接枝是纳米粒子表面处理的有效手段之一。 从结晶行为角度对PP基复合材料进行了结晶动力学研究，结果表明，纳米SiO2具有异相成核作用，能够提高PP的结晶温度、熔融温度和结晶度。纳米SiO2在基体中起到异相成核作用。 运用生命周期评价方法比较了PP/SiO2、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）两种塑料制品的环境协调性，研究结果表明，PP/SiO2制品生命周期环境负荷小于ABS制品，客观地反映了PP/SiO2制品的环境协调性优于ABS制品，说明PP/SiO2改性材料替代ABS具有可行性。所得结论对系统评价和全面改善PP/SiO2体系的环境影响具有一定的理论和现实意义。