聚合物微球材料具有独特的尺寸,形貌和功能。被广泛地应用在电子,光电,催化,药物释放,涂料及添加剂等技术领域。在其中加入纳米粒子形成聚合物-纳米粒子复合微球,其特殊的结构更是赋予了其良好的性能,目前在涂料工业,塑料工业,医药行业引起了广泛的关注。目前在工业上应用于制备聚合物微球的方法主要还是乳液聚合和悬浮聚合,分别用于合成数百纳米到一微米,数十微米到数毫米大小的聚合物。乳液聚合在体系中需要添加具有表面活性的乳化剂,容易造成环境污染,且不易从体系中除去,对于某些应用场合有非常负面的影响。而悬浮聚合的机理本质是粒径较小的本体聚合,分散的目的主要为防止爆聚,引入良好的传热介质,这种聚合方式难以控制聚合物微球的精细结构。上个世纪初,人们发现纳米颗粒也可组装在油水界面形成稳定的乳液,称为Pickering乳液。Pickering乳液具有廉价,低毒,极好的稳定性且泡沫较少等优点。而随着聚合物在上世纪中期后的飞速发展,以纳米粒子代替传统的表面活性剂来作为稳定剂来进行聚合也受到了人们的广泛关注。利用这种方式进行聚合在体系中无需加入任何表面活性剂,并且天然地在聚合物的微球中引入了纳米粒子,在学术界和工业界都引起了广泛的关注。目前已报道利用二氧化硅,二氧化钛,三氧化二铁,粘土片层甚至聚合物微球作为稳定剂来制备聚合物微球材料。二氧化钛纳米颗粒具有高折光指数、紫外屏蔽、高催化活性、化学性质稳定、无毒、原料来源丰富以及价格低廉等优点,被认为是最具有潜力的光催化材料之一。目前已被广泛应用于废水处理、空气净化和太阳能电池领域,并且在单体光催化聚合及具有可见光响应的二氧化钛纳米材料的制备等领域也取得一定的研究进展。新型碳材料(碳纳米管,石墨烯)具有非常良好的电学、力学、热学和光学性能,自发现以来就受到了广泛的关注。目前已在晶体管,传感器,储氢材料等方面得到了广泛的研究和应用。本论文利用受控非水溶胶-凝胶法制备出纳米尺寸的锐钛晶型二氧化钛粉体。粉体可以在水中良好分散,形成具有强紫外吸收和光催化活性的二氧化钛水溶胶,溶胶表面带有正电荷。利用纳米二氧化钛水溶胶为稳定剂和光催化剂,光催化引发苯乙烯和对二乙烯基苯,通过Pickering乳液聚合的机理形成交联的聚苯乙烯微球。在体系中加入带负电荷的对乙烯基苯磺酸钠(SSS)作为共聚合单体可显著改变聚合物微球的尺寸和形貌,且在聚合物微球表面可形成痕量磺酸根的修饰。表面痕量改性的聚合物微球可良好地分散在含有表面活性剂的非极性溶剂中并在电场作用下可以进行电泳。本论文研究了不同含量的(SSS)加入对聚合物微球尺寸形貌和表面性质的影响,提出了该体系的聚合机理。并研究了不同表面性质对微球在非极性溶剂中的分散性能的影响。通过与无皂乳液聚合形成的微球的分散性能进行对比,提出了对于表面修饰有可电离基团且不含有高分子稳定链的微球,微量的均匀的表面修饰将使其在非极性溶剂中的分散性能最佳。通过加入油酸作为预絮凝剂控制Pickering乳液聚合的成核过程,得到了接近于这种最佳结构的交联聚苯乙烯微球。微球可以在非极性溶剂中良好分散,其分散稳定时间可超过6个月。这种微球非常适合用于制备电子墨水。本论文首次系统地研究了不同维度纳米粒子稳定的Pickering乳液聚合的特点。利用二维的纳米粒子氧化石墨烯(GO)作为稳定剂,以Pickering乳液聚合制备了聚苯乙烯微球。通过FT-IR, UV, XRD, TGA等表征手段发现GO与聚苯乙烯的寡聚物之间存在非常强烈的相互作用,这种相互作用对于Pickering聚合的成核和稳定都有非常重要的作用。水相的pH值对产物的形貌也有非常重要的影响,当pH值下降时,GO亲水性下降,对Pickering乳液的稳定性增加,但进行聚合时产物在水中的分散稳定性却下降；当pH上升到一定程度时聚合反应的转化率很低。基于这些现象提出了GO稳定的Pickering乳液聚合的机理,并分析了二维的片状纳米粒子稳定的P ickering乳液聚合的特点。利用一维的纳米粒子氧化碳纳米管(CNTO)作为稳定剂,以Pickering乳液聚合制备了聚苯乙烯微球串。通过TGA,DSC,Raman等手段发现CNTO与聚苯乙烯寡聚物之间存在强烈的相互作用,这种相互作用对于聚合的成核和稳定有重要的作用。而水相的pH值和离子强度对产物的形貌产生重要影响。发现CNTO并不存在于微球的表面,而是被微球包覆。在高pH下微球的稳定主要依靠表面吸附的电荷。而在低pH下即使产物为沉淀而没有形成稳定的溶胶,产物的形貌依然为完整的球状。另外一维的CNTO形成的网络结构对微球的稳定起了至关重要的作用。基于这些实验现象,提出了CNTO稳定的Pickering乳液聚合的机理并分析了一维棒状纳米粒子稳定Pickering乳液聚合的特点。利用未氧化的碳纳米管(CHIT)作为稳定剂制备了聚苯乙烯包覆CNT的串状微球结构。为制备CNT分散在聚合物基体中的杂化材料提出了一种新的方法。