多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)因其独特的有机-无机杂化结构,具有结构可设计性、良好的有机相容性等优点,在改性高分子聚合物热学和力学等性能方面表现出巨大的应用潜力。本文针对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)耐热性能差等限制应用的缺点,利用不同种类的POSS对其进行改性,探究了O_xM_y型POSS的合成工艺以及POSS加入PMMA中对材料热学性能和力学性能的影响机理。论文的主要工作包括以下几个方面。首先,采用溶胶凝胶法合成了Q_xM_y型POSS的中间体TMN-POSS,并以二甲基乙烯基氯硅烷和甲基丙烯酰氯对TMN-POSS进行官能化,合成了多官能化Ovi-POSS和MAS-POSS。通过对反应时间、官能化试剂用量、溶剂等工艺参数进行探究,确定了Ovi-POSS的优选合成条件为反应时间为2h,二甲基乙烯基氯硅烷与TMN-POSS摩尔比为20:1,溶剂为正己烷和甲醇(体积比为1:2),质谱、GPC结果表明Ovi-POSS产物成分单一且纯度高,产率为67.7%;通过对官能化试剂用量、溶剂等工艺参数进行探究,确定了官能化制备MAS-POSS的反应是可行的,MAS-POSS优选溶剂为正己烷和二甲基亚砜(体积比为1:2),质谱结果表明,当甲基丙烯酰氯与TMN-POSS摩尔比为20:1,生成的主要是七官能度的POSS,当甲基丙烯酰氯与TMN-POSS摩尔比为10:1,生成的主要是四官能度的POSS。其次,将上述官能化Q_xM_y型POSS(Ovi-POSS、MAS-POSS)采用自由基聚合的方式加入PMMA中进行改性,探究了Q_xM_y型POSS对PMMA热学性能和力学性能的影响,并对比了Tn型乙烯基POSS(Ovl-POSS)和甲基丙烯酰氧基POSS(MA-POSS)对PMMA改性效果,通过红外、XRD表征,证明了四种POSS均能够以化学共聚的方式引入到PMMA中,其中Ovi-POSS和MA-POSS的加入使聚合物发生了交联;SEM结果表明Ovi-POSS/PMMA发生了微相分离;TG、DTG、DSC分析结果证明,不同种类POSS改性的PMMA材料耐热性能与纯PMMA相比均得到提高,并对POSS影响PMMA热学性能的规律进行了分析;力学性能(弯曲和拉伸)测试结果证明,Ovl-POSS的引入会使材料的弯曲性能和拉伸性能均得到提高,且随着添加量的增加强度逐渐增加。对POSS影响PMMA力学性能规律进行了分析。