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在聚合物复合材料领域,聚合物/无机粒子复合材料得到人们的广泛关注。通过向聚合物基质中加入天然或合成的无机粒子可以明显地改善聚合物基质的性质,除了在力学性能方面提高之外,这些材料还可以应用于抗菌、传感器和催化等领域。但是聚合物／无机粒子复合材料中无机组分和有机组分之间的不相容性会降低材料的性质。为了改善无机组分与有机组分之间的相容性,可以通过对无机粒子进行表面功能化处理来提高无机粒子在有机基质中的分散性。基于以上想法,我们通过有机化处理和组合功能化手段制备了一系列具有有机官能团的有机膦酸锆和载银-有机无机杂化膦酸锆,用来提高聚合物的综合性能,具体工作内容如下：(1)首先制备了基于蓖麻油聚氨酯/α-磷酸锆(PU/a-ZrP)纳米复合膜,通过改变a-ZrP的含量来研究a-ZrP含量对复合膜结构和性能的影响。同时,我们研究了不同NCO/OH摩尔比,对复合膜性能的影响。通过红外(FT-IR、X-射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和力学性能测试来分析PU/a-ZrP纳米复合膜的结构和性能。红外分析结果表明a-ZrP与聚氨酯分子间存在着强烈的氢键相互作用,X-射线衍射和扫描电镜结果显示a-ZrP含量较少的情况下纳米粒子能够均一地分散在聚氨酯基质中。由于氢键的作用,当a-ZrP含量为0.6wt%,NCO/OH摩尔比为1.5时,复合膜的拉伸强度(σb)取得最大值。实验结果表明,新型填料a-ZrP的加入,有利于改善聚氨酯材料的力学性能和热稳定性。(2)成功制备一种新型的层状甘氨酸-N,N-双亚甲基膦酸锆(ZGDMP, Zr[(O3PCH2)2NCH2COOH]·H2O)。同时,制备了一系列含有不同ZGDMP含量的聚氨酯/甘氨酸-N,N-双亚甲基膦酸锆(PU/ZGDMP-n)纳米复合膜,并通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和红外(FTIR)对复合膜的结构和形貌进行了分析。实验结果表明,ZGDMP中的--COOH官能团的引入使得ZGDMP与聚氨酯分子间产生了化学键和氢键相互作用,从而对聚氨酯的形貌和性质产生很重要的影响。力学性能测试结果显示复合膜的拉伸强度(σb)和断裂伸长率(εb)随着ZGDMP的含量的增加而增大。(3)成功制备了三种有机链长度不同的有机-无机杂化磷／膦酸锆。将这三种磷／膦酸锆分别加入到聚氨酯基质中,制备了三个系列的纳米复合膜：聚氨酯/α-磷酸锆(PU/α-ZrP)、聚氨酯/2-氨乙基膦酸锆(PU/ZrAEP)和聚氨酯/2-(2-(2-(2-氨乙基氨)乙基氨)乙基氨)乙基膦酸锆(PU/Zr(AE)4P)纳米复合膜。采用红外光谱(FTIR).X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、热重分析(TGA)、差热分析(DSC)和力学性能测试对复合膜进行了表征。实验结果表明复合膜的形貌、力学性能和热力学性质受到磷/膦酸锆有机链长短的影响。填料磷/膦酸锆有机链越长,越有利于提高复合膜的力学性能和阻水性能。这主要是由于有机链越长,填料与聚氨酯分子间的界面作用越强。(4)成功制备了一种新型抗菌材料载银(甘氨酸-N,N-双亚甲基膦酸-磷酸氢)锆(Ag-ZGDMPP)。我们选择壳聚糖作为研究载体,来研究Ag-ZGDMPP纳米粒子的加入,对壳聚糖/载银(甘氨酸-N,N-双亚甲基膦酸-磷酸氢)锆(CS/Ag-ZGDMPP-n)复合膜抗菌性能、结构以及其它性质的影响,然后利用红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)、紫外-可见光(UV-vis)、力学性能测试、阻水性能测试和抗菌性能测试等方法对其结构、形态和性能进行了表征。为了便于对比研究,我们同时制备了壳聚糖/(甘氨酸-N,N-双亚甲基膦酸-磷酸氢)锆(CS/ZGDMPP-n)纳米复合膜。实验结果表明,由于Ag-ZGDMPP填充料的加入,使壳聚糖对大肠杆菌(Escherichia coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)体现了较好的抗菌效果。同时,CS/Ag-ZGDMPP-n纳米复合膜的热力学稳定性和力学性能得到了显著的提高。我们的实验结果说明Ag-ZGDMPP纳米粒子在改善塑料薄膜包装材料的抗菌性能上,特别是对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能上,具有一定的应用前景。