本文采用凝胶-溶胶法制备出金红石型纳米二氧化钛（TiO₂）,随后采用原子转移自由基聚合（ATRP）法在纳米TiO₂粒子表面接枝聚合物,并以此对高分子材料进行改性。主要研究结果如下:（1）采用ATRP法在纳米TiO₂表面接枝聚苯乙烯（PS）,制得TiO₂-g-PS纳米复合粒子,并以此对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）进行改性。红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）及透射电子显微镜（TEM）测试结果表明,PS大分子链成功地接枝到纳米TiO₂粒子表面。力学性能、动态力学分析（DMA）及热失重分析（TGA）等测试结果显示,SBS/TiO₂-g-PS复合材料的力学性能与热稳定性均明显优于纯SBS及SBS/TiO₂复合材料。经紫外光老化后,SBS/TiO₂-g-PS复合材料的力学性能保持率最高。（2）采用ATRP法在纳米TiO₂表面接枝聚丙烯酸丁酯（PBA）,制得TiO₂-g-PBA纳米复合粒子,并以此对聚甲醛（POM）进行改性。FT-IR、TEM及TGA等测试结果表明,PBA大分子链成功地接枝到纳米TiO₂粒子表面,接枝率为23%。X射线衍射（XRD）、TGA、差示扫描量热仪（DSC）测试结果显示,TiO₂-g-PBA纳米复合粒子的加入,降低了 POM的结晶度和热稳定性。力学性能结果显示,POM/TiO₂-g-PBA复合材料的力学性能和抗老化性能明显优于纯POM及POM/TiO₂复合材料。（3）利用已制备的纳米TiO₂粒子和TiO₂-g-PBA复合粒子对聚氯乙烯（PVC）进行改性。XRD、XPS及凝胶渗透色谱（GPC）测试结果表明,PBA大分子链成功地接枝到纳米TiO₂粒子表面。力学性能、TGA及抗老化性能测试表明,PVC/TiO₂-g-PBA复合材料的综合性能较优于纯PVC及PVC/TiO₂复合材料。