聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的研究是近年来高分子材料研究的一个热点方向，但目前有关该类材料的研究主要集中在聚合物/蒙脱土纳米复合材料。同属于粘土矿物，与蒙脱土相比，高岭土具有化学成分简单、资源丰富、杂质含量少、易于提纯等优点。因此，聚合物/高岭土纳米复合材料会显示出比聚合物/蒙脱土纳米复合材料更加优异的综合性能，具有更好的应用前景。 本文采用多单体原位接枝插层法，将一定配比的聚丙烯(PP)、高岭土(Kaolin)、插层剂以及多种接枝单体在一定的反应条件下制得聚丙烯/高岭土改性母料，将改性母料、聚丙烯按一定配比混合、塑化，通过熔融共混制得了PP/高岭土纳米复合材料，系统深入地研究复合材料的结构与性能。 首先，采用甲酰胺对高岭土进行有机改性。XRD衍射的结果表明，甲酰胺为高岭土有效的插层剂，当高岭土与甲酰胺的比例为1∶1时且改性时间为2h时，插层效果较为明显，插层率均达到900％以上。在固相反应过程中，在聚丙烯树脂中加入有机插层剂和多种可反应的单体—马来酸酐(MAH)、苯乙烯(St)、丙烯酰胺(Am)，在一定的反应条件和插层剂的作用下，单体在与聚丙烯大分子产生接枝共聚的同时，可嵌入到高岭土的片层，与高岭土进行插层复合，从而原位形成纳米复合材料。正交设计得出其最优配方为：高岭土12份，PP 20份，插层剂8份，单体MAH 8份，St 4份，Am 4份，引发剂BPO 0.3份。 研究了聚丙烯/高岭土纳米复合材料的结构与性能。研究结果表明，纳米复合材料的力学性能都明显提高，且随着高岭土含量的增加，弯曲强度和弯曲模量不断增加，冲击强度先上升后降低，在高岭土的含量为5wt％时达到最大值。DMA结果表明，纳米复合材料的储能模量和损耗模量明显增大，说明高岭土的加入，提高了材料的刚性和强度。采用毛细管流变仪研究了聚丙烯/高岭土纳米复合材料的加工流变行为。结果表明，PP/高岭土纳米复合材料属于剪切力变稀的非牛顿流体，在低剪切速率下，PP/高岭土纳米复合材料的粘度均高于PP，在高的剪切速率下，复合材料的粘度与PP相近。 系统深入地研究了聚丙烯/高岭土纳米复合材料的热性能和结晶性能。与纯聚丙烯相比，复合材料的热稳定性能较好，其维卡软化点随着高岭土含量的增加而增大。Flynn-Wall-Ozawa方程和Kissinger方程计算表明，纳米复合材料的热分解活化能明显增大，说明纳米级的高岭土能够抑制聚合物碳碳键断裂带来的挥发分解产物从复合材料中逃逸，并能吸附分解产物。同时，纳米复合材料的阻燃性能得以改善，燃烧时间变长。高岭土含量越大，热释放速率和质量损失速率越低，氧指数随高岭土含量的增加而增大。说明燃烧中生成的硅酸盐碳化层阻碍了热量的释放及气体的对流，片层状的高岭土延缓了材料的燃烧。偏光显微镜和DSC结果分析表明，高岭土和接枝支链在结晶过程中起到了异相成核剂的作用，诱导了β晶的生成，使得球晶细化，与纯PP相比，纳米复合材料的结晶温度提高，结晶速率加快。