蛭石作为一种具有和蒙脱土极为类似的晶体结构的层状硅酸盐，目前还仅仅集中应用在建筑，园艺，农业等一些低附加值的行业。事实上，蛭石作为一种含有层间可交换阳离子的层状硅酸盐在聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料中的应用还没有被人们广泛关注。蛭石本身所具有的优异性能，使得开展对蛭石矿物进行有机化处理并且制备聚合物/蛭石纳米复合材料的基础研究具有非常重要的理论意义和实际应用价值。论文主要包括以下几个方面： 1．蛭石作为一种含有层间可交换阳离子的层状硅酸盐能够通过与有机阳离子发生离子交换反应的方式进行有机化改性。目前国内外研究者对蛭石有机化处理主要采用溶液搅拌法，这种方法具有插层速度慢、插层率低、工艺复杂的缺点，从而导致其成本高、工业化困难。我们发展了一种快速、高效的制备有机蛭石的新工艺—球磨法。球磨法无需加热，工艺简单，利于工业化生产。X射线衍射(XRD)测试表明，球磨30min就能够制备出具有很大层间距的有机蛭石，红外光谱(FTIR)和热失重(TG)表征进一步证明了离子交换反应的发生。对有机蛭石的层间离子排布方式进行了分析，其中以倾斜双层为主要的排布模式。对不同烷基链长度的插层剂对有机蛭石插层效果的分析表明，并不是有机阳离子链长越长，得到的有机蛭石层间距就越大，而是存在一个最佳链长。 2．使用球磨法制备的与有机阳离子进行离子交换后的有机蛭石制备天然橡胶/有机蛭石和尼龙66/有机蛭石纳米复合材料，通过XRD、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对纳米复合材料的结构进行表征，天然橡胶/有机蛭石纳米复合材料中有机蛭石形成插层型结构，以50～200nm的片状形式均匀地分散在橡胶基体中。复合材料在有机蛭石含量为15phr时，拉伸强度达到28.4MPa，比纯胶提高了15.0％，断裂伸长率也提高了4.0％。尼龙66/有机蛭石纳米复合材料中，有机蛭石片层无序的剥离并且均匀的分散在尼龙66基体中，有机蛭石的片层厚度在一到几个nm之间。尼龙66/有机蛭石纳米复合材料的力学性能和热变形温度在有机蛭石含量为1wt％的时候显著提高，而当有机蛭石含量超过1wt％时，复合材料的力学性能和热变形温度对有机蛭石含量的依赖性大大降低；另外，有机蛭石的加入，显著提高了尼龙66/有机蛭石纳米复合材料的结晶速率和结晶温度，并且随着有机蛭石含量的增加复合材料的双峰熔融现缘越来越明显。 3．传统的层状硅酸盐有机化的方法都是通过离子交换的方式引入有机阳离子，而引入的有机阳离子一般仅与聚合物基体有物理相容性。因此，采用球磨的方法，本论文成功制备出马来酸酐小分子改性的有机蛭石，对制备机理的推断和红外光谱的分析表明，改性后的有机蛭石带有特定的官能团C=C和COOH，这些官能团可以与某些聚合物发生化学反应，从而促进蛭石片层在聚合物基体中的剥离与分散。 4．使用带有有机官能团的有机蛭石制备聚丙烯/有机蛭石和聚氨酯/有机蛭石纳米复合材料。在聚丙烯/有机蛭石纳米复合材料中有机蛭石片层上的C=C通过熔融接枝的方法和聚丙烯分子链连接在一起。XRD和TEM表明，有机蛭石片层以部分剥离部分插层的形式均匀地分散在聚丙烯基体中，化学结合所产生的强烈的填料—基体之间的相互作用使得聚丙烯/有机蛭石纳米复合材料具有优良的力学性能。XRD和DSC的结果都表明，当有机蛭石含量超过2wt％时．，能够明显诱导聚丙烯形成β相晶体。在聚氨酯/有机蛭石纳米复合材料中有机蛭石通过片层上的COOH与聚氨酯预聚物的NCO基团发生化学反应而与聚氨酯分子连接在一起。XRD和TEM表明，有机蛭石片层剥离并且均匀的分散在聚氨酯基体中，有机蛭石片层的厚度在一到几个nm之间。聚氨酯/有机蛭石纳米复合材料表现出优异的力学性能，有机蛭石的添加显著提高聚氨酯软段部分的玻璃化转变温度和聚氨酯的热稳定性，并明显降低聚氨酯的吸水率。