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中空微球能够显著降低基体材料密度,具有良好的隔音、隔热、耐腐蚀性能;腔内的空气泡对光线具有较高的散射力,能够提高涂层的遮盖效果,被广泛的应用于航天材料、深潜材料、固体浮力材料、保温材料、建筑材料、油漆涂料、化妆品、生物制药等行业。聚合物中空微球作为新型中空微球材料,相比于无机质复合微球,具有更低的密度和更高的抗压强度,且使用过程中不易破裂,稳定性优异。目前,国内外研究主要集中于有机质复合微球的研究,但是采取聚合物包覆发泡剂的报道较少,主要是因为发泡剂偶氮二甲酰胺（AC）在溶液的分散性较差,在中空化聚合过程中极易发生团聚。本实验致力于通过解决AC的分散性来制备聚合物中空微球复合材料。本文采用重结晶的方法,将AC溶于浓盐酸中,再用氢氧化钠中和,使纳米级的AC分散于NaCl溶液中,结晶除去NaCl晶体,有效解决了AC在溶液中的分散问题。选用苯乙烯为反应单体通过乳液聚合制备聚苯乙烯的种子乳液,在种子乳液中加入AC、二乙烯基苯进行聚合,制备包覆AC的聚苯乙烯微球。将制备的微球进行发泡后,填充到环氧树脂中,固化得到聚苯乙烯空心微球复合材料。通过对单体、乳化剂、引发剂、预乳液、交联剂、发泡剂以及反应过程中聚合温度、反应时间等方面的研究,分析各组分用量对乳液性能的影响,同时考察各因素对聚合物粒子形貌、粒径大小及分布等方面的影响。确定了单体、乳化剂、引发剂、交联剂和发泡剂的最佳配方以及聚合温度、反应时间的最佳参数值。最终以苯乙烯为反应单体,引发剂过硫酸铵8%,油酸钠与OP-10质量比10∶4,用量2.4%,制备种子乳液,再取50%的预乳液,加入AC发泡剂3g,二乙烯基苯3.6%进行聚合,制备出了平均粒径为208nm的聚苯乙烯微球。将微球发泡制备空心微球,并且粒径增长了约2.5倍。将所制备的聚苯乙烯空心微球填充到环氧树脂中,以三乙烯四胺为固化剂,制备环氧树脂复合材料。研究了空心微球加入量对复合材料密度、拉伸性能、冲击性能、断裂韧性、压缩性能的影响,并得出聚苯乙烯空心微球加入量为2.5%时,环氧树脂复合材料的拉伸强度64.45 MPa,冲击强度13.4 kJ/m2,KIC为1.673MPa/m2,压缩强度14.14 MPa,各项力学性能均得到了不同程度的提高。本文重点解决AC在溶液中分散性较差的问题,确定了制备聚合物中空微球的工艺。笔者制备的聚苯乙烯空心微球复合材料具有良好的力学性能、使用性能和功能性能。