二氧化硅粒子作为一种重要的功能化材料,在光聚合中有着广泛的应用,可以起到增强力学性能、热性能、耐老化性的作用。目前,大量工作都力图解决聚合物有机相与二氧化硅无机相分散均一性的问题,而鲜有利用其在聚合物中不均一分散性质实现特殊功能化的报道。本论文基于此展开研究工作,通过对二氧化硅粒子进行不同的表面功能化修饰,实现其在光聚合体系中的梯度分布,从而形成二氧化硅粒子在表面的富集,在提升材料表面力学性能的同时,实现特殊功能。具体来讲,通过将表面迁移性氟碳链和可光引发的苯乙酮基团引入粒子表面,使光引发剂在体系表面富集,生成大量自由基消耗氧气,而依靠体系内部含量较低的光引发剂引发聚合反应的进行,克服自由基光聚合中氧气阻聚的问题;通过将光交联的双键引入粒子表面,使二氧化硅粒子以共价键的方式与聚合物网络相连,实现无机-有机复合材料的稳定性,进一步提升材料表面性能;引入表面迁移性含氟碳链、可光交联的双键以及可光引发的苯乙酮基团,制备出兼具表面迁移性、可光引发和可光交联特性的功能化二氧化硅粒子。另外还设计制备了微米级可以沉降带有可光引发二苯甲酮基团的粒子,实现了制备梯度无光引发剂残留的聚合物。论文的主要研究内容和结论如下:1.利用含氟硅烷偶联剂以及甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷对合成的纳米二氧化硅颗粒进行表面修饰,制备得到了兼具表面迁移性和可光聚合性纳米二氧化硅,并对其结构以及光聚合性能进行研究。结果表明,当向纳米二氧化硅颗粒表面引入长碳氟链,会赋予其向气液表面迁移的特性,造成纳米二氧化硅颗粒在材料中的浓度呈现梯度分布;而将可光聚合基团接枝于迁移性纳米二氧化硅颗粒表面后,此颗粒具备了良好的光聚合性能,在溶液中双键转化率可达60%。同时,对于聚合物涂层的表面润湿性能有所改善,添加1wt%即可将聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯(DMAEMA)涂层的硬度从3B提升至2H。2.通过分子结构设计,分别将长碳氟链以及硅烷偶联剂结构引入光引发剂的两端,制备得到两种硅烷化含氟光引发剂,并将其接枝于基材表面。随后通过X射线光电子能谱和实时红外对自由基的引发活性进行了研究。结果表明,对丙烯酸酯而言,羟烷基自由基的引发活性高于苯甲酰自由基。此光引发剂可以用于制备光引发基材表面,并进一步制备得到功能化涂层,在基材表面修饰领域具有潜在应用。3.制备得到兼具表面迁移性和可光引发性能的纳米二氧化硅颗粒,并对其光聚合性能进行了研究。结果表明,在聚合体系中,所合成的纳米二氧化硅颗粒可以向体系的气液表面迁移聚集,受到光照后与氧气发生反应,从而阻止氧气向体系内部的扩散,起到克服氧气阻聚的作用,在空气条件下最终双键转化率可达80%。此外,受到迁移作用的影响,对涂层的表面润湿性起到了一定的改善作用。但因为交联密度较低,导致对涂层硬度的提升受限,仅可以将DMAEMA的硬度从3B级提升至B级。4.通过结构设计,同时将碳氟链、甲基丙烯酸酯基团以及苯乙酮基团引入纳米二氧化硅颗粒表面,制备得到兼具表面迁移性、光引发性及光交联性的功能化纳米二氧化硅颗粒,并对其结构以及光聚合性能进行了研究。结果表明,该粒子在添加量不高于5wt%情况下不影响涂层的透明性,可以同时作为光引发剂以及交联剂使用;可以明显降低自由基光聚合中的氧气阻聚作用,在空气条件下引发聚合反应的最终双键转化率可达70%。此外,纳米二氧化硅粒子在聚合物中的浓度呈现梯度分布,表层浓度显著高于底层浓度,可以用以制备梯度功能材料。5.利用羟基与异氰酸酯进行反应,制备得到了硅烷化光引发剂,并对微米级二氧化硅颗粒进行表面修饰,得到可光引发的二氧化硅颗粒,对其光引发前线聚合的能力进行了研究。通过多重分析手段表明,此粒子在聚合体系中会发生团聚作用而沉降;利用其沉降特性可以制备得到无引发剂残留聚合物、高分子量(重均分子量最高可达112万)、窄分子量分布(PDI可达到1.5)聚合物、分子量梯度分布聚合物(分子量从5.5×103到1125.4×103)等多种特型聚合物。此颗粒在对引发剂残留要求较高的食品及医药领域具有应用潜力。