通过β-成核结晶诱导使无机填料/聚丙烯(PP)复合材料在加工过程中形成β-PP复合材料被视为提高PP复合材料韧性的重要途径。因此，对PP具有β-成核作用的填料研究开始得到人们的重视。然而，绝大多数无机填料表面具有强α-成核作用，即使与具有高效β-成核作用的成核剂混合填充PP亦难于获得无机填料/β-PP复合材料。为此，本工作提出在无机填料表面负载对PP具有β-成核作用化合物，使绝大多数无机填料表面的α-成核作用转变为β-成核作用，从而获得对PP具有β-成核作用多种无机填料及其填充制备的β-PP复合材料。　　本文在研究碱土金属氧化物如氧化镁、氧化钙和氧化钡负载庚二酸以及碳酸钙负载脂肪二酸制备负载型脂肪二酸碱土金属盐的分子结构与其对PP异相成核作用关系规律的基础上，结合无机填料表面对PP异相成核作用的共性问题提出适用范围广的策略并以鸡蛋壳、高岭土、滑石粉、二氧化硅和云母为无机填料代表，研究这些无机填料表面对PP异相α-成核作用转变为高效β-成核作用的可行性，解决无机填料表面成核作用实现α→β转变的科学问题和关键技术，为制备具有β-成核作用的无机填料提供理论基础和技术支持；采用具有β-成核作用的无机填料填充PP制备无机填料/β-PP复合材料，并研究β-PP复合材料的结构与性能，为制备高性能的β-PP填充体系提供科学与技术依据。　　1、制备了碱土金属化合物负载脂肪二酸盐并研究了其分子结构与成核作用的关系。以MgO、BaO、CaO和CaCO3为载体负载庚二酸，CaCO3为载体负载脂肪二酸(丙、丁、戊、己、庚、辛、壬和癸二酸)制备碱土金属化合物负载脂肪二酸碱土金属盐及其填充PP，分别采用TG和FTIR表征了负载型脂肪二酸碱土盐的热稳定性和分子结构，用DSC和WAXD研究了碱土金属化合物负载脂肪二酸盐对PP异相成核作用。结果表明：碱土金属氧化物负载碱土金属庚二酸盐的热稳定性均较好，适用于填充PP复合材料。观察到CaO负载庚二酸钙(Sup-CaO)；MgO负载庚二酸镁(Sup-MgO)、CaCO3负载丙二酸钙(Sup-CaC3)和丁二酸钙(Sup-CaC4)为螯合配位化合物，BaO负载庚二酸钡(Sup-BaO)、CaO和CaCO3负载庚二酸钙以及CaCO3负载其他脂肪二酸钙(Sup-CaCn，碳原子数目n大于4的脂肪二酸)均为桥式配位脂肪二酸盐。加入碱土金属化合物及其负载脂肪二酸盐均可使PP的结晶温度明显提高，填充PP结晶温度从高到低的顺序为：Sup-CaO>Sup-BaO≈Sup-MgO；Sup-CaC4>Sup-CaC6>Sup-CaC7>Sup-CaC10>Sup-CaC3≈Sup-CaC5≈Sup-CaC8≈Sup-CaC9。CaO和CaCO3负载庚二酸钙具有高效的β-成核作用，可诱导PP形成90％以上β-PP；CaCO3负载辛二酸钙也可诱导PP形成大量β-PP；BaO负载庚二酸钡具有弱β-成核作用，MgO负载庚二镁和CaCO3负载其余脂肪二酸钙均未能诱导PP形成β-PP。　　2、制备了具有β-成核作用蛋壳粉及其填充PP复合材料，并研究其结构与性能。采用回收蛋壳粉负载庚二酸制备了具有β-成核作用蛋壳粉(β-蛋壳)及其填充PP复合材料，用TG和WAXD研究了蛋壳粉负载庚二酸形成蛋壳粉负载庚二酸钙的热稳定性和结晶形态，用DSC和WAXD研究了蛋壳和β-蛋壳填充PP的结晶行为、熔融特性和β-PP含量，用力学试验机和SEM研究了蛋壳和β-蛋壳填充PP的力学性能与断面形貌。结果表明，蛋壳负载庚二酸可在蛋壳表面形成了庚二酸钙晶体，热稳定性好。加入蛋壳使PP的结晶温度提高，且结晶温度随蛋壳用量增加进一步提高；少量蛋壳可诱导PP形成少量β-PP，但当蛋壳用量超过20％时，蛋壳未能诱导PP形成β-PP。加入β-蛋壳使PP的结晶温度显著提高，结晶温度随β-蛋壳用量和庚二酸用量增加而进一步提高；β-蛋壳的加入使PP形成85％以上的β-PP，β-PP含量随蛋壳用量增加而稍微降低，但β-PP的含量随庚二酸用量减少而变化不大。加入蛋壳和β-蛋壳均可使PP的冲击强度提高，1％蛋壳使PP的冲击强度从1.9 kJ/m提高至3.0 kJ/m2，而1％β-蛋壳使PP的冲击强度提高至4.4 kJ/m2；随蛋壳用量增加，蛋壳填充PP的冲击强度提高不明显，但β-蛋壳填充PP的冲击强度还随β-蛋壳用量增加进一步提高至6.5 kJ/m2。PP的冲击断面比较平整，属于典型的聚合物脆性断裂形态；蛋壳填充PP出现较大的褶皱变形，而β-蛋壳填充PP的冲击断面出现更为明显的褶皱变形，为典型的聚合物韧性断裂形态。　　3、制备了具有β-成核作用高岭土及其填充PP复合材料，并研究其结构与性能。通过乙酸钙水溶液浸湿高岭土、过滤、烘干获得碳酸钙包裹高岭土(钙化高岭土)后，采用钙化高岭土负载庚二酸制备了对PP具有β-成核作用高岭土(β-高岭土)及其填充PP复合材料。用TEM、WAXD和Zeta电位仪表征了钙化高岭土和β-高岭土的结构和表面性质，用DSC和WAXD研究了高岭土、钙化高岭土、β-高岭土填充PP以及高岭土填充β-成核PP的结晶行为、熔融特性和β-PP含量，用力学试验机和AFM研究了高岭土和β-高岭土填充PP的力学性能与表面形貌，热变形维卡软化试验机表征热变形温度。结果表明，钙化高岭土表面形成了高结晶度的碳酸钙壳层，负载庚二酸使该壳层的结晶结构被破坏；Zeta电势从高到低的顺序为：钙化高岭土>β-高岭土>高岭土。高岭土对PP具有α-成核作用，加入可使PP的结晶温度明显提高，且结晶温度随高岭土用量增加进一步提高；钙化高岭土对PP也具有α-成核作用，加入也使PP的结晶温度明显提高；高岭土和钙化高岭土填充β-成核PP均使复合材料的结晶温度提高，但加入20％高岭土使β-成核PP的β-成核作用明显减弱，β-PP含量从99％降低至65％，加入20％钙化高岭土对β-成核PP的β-成核作用影响不大，β-PP含量为97％；钙化高岭土负载庚二酸制备的β-高岭土对PP具有β-成核作用，但受钙化用乙酸钙水溶液浓度和负载庚二酸用量的影响；钙化用乙酸钙水溶液的浓度非常关键：浓度过大导致碳酸钙壳层脱落、浓度过小时导致碳酸钙壳层包裹不完全均不能获得β-高岭土，而浓度合适(0.01≤x≤0.5)即可获得对PP具有强β-成核作用的β-高岭土；负载庚二酸用量大于钙化高岭土的0.1％时，β-高岭土可使PP形成90％以上的β-PP。高岭土和钙化高岭土可稍微提高PP的热变形温度，而β-高岭土可明显提高PP的热变形温度，从110.5℃提高至116.6℃。相对于纯PP，高岭土填充PP导致复合材料冲击强度下降，β-成核PP的冲击强度较纯PP略高，而β-高岭土填充PP使复合材料的冲击强度提高接近1倍，表明β-高岭土诱导PP形成β-PP可有效提高复合材料的韧性。AFM的结果表明，纯PP的球晶尺寸较大，呈现明显的放射性条纹状，结构致密；β-成核PP呈现典型的“人脸”形态，结构相对疏松，球晶边缘出现较多不规则、不均匀的空洞；β-高岭土填充PP表面均匀，呈现相对致密的“麻绳”织构形态，分子链束相互纠缠、交错而形成均匀的结构。相图的颜色差异并不明显，表明β-高岭土填充PP形成β-PP球晶很小，且与无定形区域边界模糊不清，该结构在冲击载荷下更不利于裂纹的产生和扩展而使材料的韧性大幅度提高。这与β-高岭土填充PP韧性最高的结果相一致。　　4、制备了具有β-成核作用滑石粉及其填充PP复合材料，并研究复合材料的结晶行为与熔融特性.采用类似于β-高岭土的方法制备具有β-成核作用滑石粉(β-滑石粉)及其填充PP复合材料。用DSC和WAXD研究了复合材料的结晶行为、熔融特性和β-PP含量。结果表明，滑石粉和钙化滑石粉对PP具有α-成核作用，加入滑石粉和钙化滑石粉使PP的结晶温度明显提高，且随滑石粉和钙化滑石粉用量增加，PP的结晶温度进一步提高；乙酸钙水溶液质量分数低于1％制备的钙化滑石粉负载相对于钙化滑石粉质量大于0.03％的庚二酸可形成β-滑石粉，可用于制备β-PP含量为90％以上的不同用量滑石粉/β-PP复合材料。　　5、制备了具有β-成核作用二氧化硅及其填充PP复合材料，并研究复合材料的结晶行为与熔融特性。采用类似于β-高岭土的方法制备具有β-成核作用SiO2(β-SiO2)及其填充PP复合材料。用DSC和WAXD研究了复合材料的结晶行为、熔融特性和β-PP含量。结果表明，SiO2和钙化SiO2对PP具有α-成核作用，加入SiO2和钙化SiO2使PP的结晶温度明显提高，尤其钙化SiO2；但随SiO2和钙化SiO2用量增加PP结晶温度变化不大；SiO2填充β-成核PP导致β-PP含量明显减少，且β-PP含量随SiO2用量增加而进一步降低；当SiO2用量为5％时，β-PP含量降低为43％。钙化SiO2负载庚二酸可制得对PP具有β-成核作用SiO2；当乙酸钙水溶液质量分数为0.1％制备的钙化SiO2负载相对于钙化SiO2质量大于0.25％的庚二酸可形成β-SiO2，可用于制备β-PP含量为90％以上的不同用量SiO2/β-PP复合材料。　　6、制备了具有β-成核作用云母及其填充PP复合材料，并研究复合材料的结晶行为与熔融特性。采用类似于β-高岭土的方法制备具有β-成核作用云母(β-云母)及其填充PP复合材料。用DSC和WAXD研究了复合材料的结晶行为、熔融特性和β-PP含量。结果表明，云母和钙化云母对PP具有α-成核作用，加入云母和钙化云母使PP的结晶温度明显提高，且PP结晶温度随云母和钙化云母用量增加而继续增加；云母填充β-成核PP使β-PP含量急剧降低，20％云母加入是β-PP含量降低至26％；钙化云母通过干法负载PA所得的β-云母更有利于诱导PP形成高含量β-PP，20％钙化云母通过干法负载1％庚二酸可诱导PP形成92％的β-PP，而通过湿法负载相同量的庚二酸只能诱导PP形成41％的β-PP，适用于制备云母填充β-PP复合材料。　　7、制备了不同种类和用量β-成核剂成核PP，并研究其多熔融峰形成的机理研究。采用双组分β-成核剂(庚二酸与硬脂酸钙1:1混合物)、庚二酸钙(CaPA)、酰胺化合物TMB-5以及碳酸钙负载庚二酸钙(Sup-NA)为β-成核剂制备β-成核PP，用DSC和WAXD研究β-成核剂的种类和用量、冷却临界温度以及升温熔融前恒温时间对β-成核PP结晶行为与熔融特性的影响规律。结果表明，负载β-成核剂纳米碳酸钙比庚二酸钙(CaPA)、TMB-5等传统β-成核剂具有更高的β-成核作用，含低于万分之一的庚二酸钙(CaPA)的负载β-成核剂纳米碳酸钙就达到高效β-成核作用，诱导PP主要形成β-PP。CaPA和Sup-NA的热稳定性较双组分β-成核剂的好，经多次升降温循环扫描，Sup-NA成核PP的结晶峰温不变，但双组分β-成核剂成核PP的结晶峰温有所下降；β-成核PP熔融曲线中高温α-PP熔融峰为低温熔融的β-PP重结晶转变形成结晶完善性高的α-PP熔融形成；冷却结晶后在100℃停留时间的延长有利于β-PP结晶完善性提高，在熔融过程中并未存在β→α转变；β-PP熔融峰高温肩峰的消失并不是熔融β-PP结晶转化形成高温α-PP的直接原因；结晶后随着冷却温度降低，β-PP的特征衍射峰向大角度方向偏移而其他衍射峰不变，表明β-PP的晶片尺寸减小的方向畸变，β-PP熔融峰高温肩峰随着冷却温度降低减弱甚至消失也证实了这一点。β-PP的晶片尺寸减小，表明β-PP可能通过调整自身疏松结构来完成晶片的缩小。