聚苯乙烯是惯性约束聚变（ICF）中最有前景的靶丸材料,在聚苯乙烯中掺掺入少量高Z（原子序数）元素,可具有某些特殊性能或能提供一定的诊断信息。直接将纳米尺度的掺杂物引入聚苯乙烯体系,是靶材料掺杂研究的重要内容之一。本文首次采用原位聚合和熔融共混方法,制备了聚苯乙烯掺杂纳米TiO₂和SiO₂材料。借助SEM、TEM、EDS、XRD、XPS和FTIR等手段分析了偶联剂和超声波分散作用对纳米粉体表面修饰的效果,并对掺杂材料的力学性能、热性能和纳米粒子在聚苯乙烯基体中的分散性进行了测试和评价。结果表明:纳米TiO₂表面修饰处理后,表面的C元素含量增加,并有P元素出现,表面的羟基和羰基密度降低,热失重率增大,说明偶联剂在纳米TiO₂表面发生了化学作用;修饰处理使纳米TiO₂表面极性降低,团聚程度减小,分散性提高。纳米TiO₂为锐钛型结构,表面修饰使TiO₂晶粒尺寸减小、表面无定型层变厚。原位聚合制备的聚苯乙烯掺杂纳米TiO₂材料中,引入纳米TiO₂使聚苯乙烯的分子量增大,在低含量下,掺杂纳米TiO₂使聚苯乙烯的拉伸性能提高,纳米TiO₂在聚苯乙烯基体中分散比较均匀,平均粒径小于100nm,纳米TiO₂和聚苯乙烯之间存在一定的作用,纳米TiO₂的加入使得掺杂材料的玻璃化转变温度增大,耐热性能提高。掺杂一定量的纳米SiO₂和TiO₂可以提高熔融共混法制备的聚苯乙烯掺杂材料的力学性能,起到增强增韧的作用,不同的偶联剂的作用效果不同,表面修饰过的纳米SiO₂和TiO₂在聚苯乙烯基体中分散比较均匀。熔融共混法制备的聚苯乙烯掺杂纳米SiO₂和TiO₂材料的热分解温度向高温移动,Tg增大。采用不同方法进行热分解动力学研究结果表明,纳米粒子的加入使聚苯乙烯掺杂材料的热分解速率降低,活化能增大。