以聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)为代表的聚烯烃材料以其优良的综合性能和高性价比成为目前世界上产量最大的通用高分子材料。聚烯烃工业有着60多年的历史,是一个传统化工行业。但是,传统并不意味着落后,随着新型催化剂的开发和聚合工艺的改良,聚烯烃产量一直保持平稳高速的发展势头。许多大型石化公司也纷纷放弃“传统聚烯烃行业已过时”的想法,重新投入对PP和PE等聚烯烃材料的研发。高性能化是聚烯烃材料发展的一个重要方向。过去几十年里,各种新型催化剂和可控聚合技术的发展与完善,使得有目的地“可控制备”具有特定结构的高性能聚烯烃材料成为可能。但是,这些制备技术的发展,只是提供了对聚烯烃进行高性能化的手段,要获得特定性能的聚合物,必须深入理解聚烯烃的性能与聚集态结构之问的关系,以及聚集态结构与分子结构之间的关系,进而建立起材料性能与聚集态结构、链结构等多种层次结构之间相互关系的规律。聚烯烃是一类典型的半结晶高分子,对其聚集态结构的研究涉及到高分子结晶的各个方面。建立聚烯烃链结构、结晶结构、相态结构和材料性能之间的关系需要结合高分子物理的综合知识。本论文对几类高性能聚烯烃,包括抗冲共聚聚丙烯、β晶型聚丙烯、双峰高密度聚乙烯、耐热支化聚乙烯等的链结构、结晶结构和相态结构进行了系统表征,并研究特定结构下材料所具有的性能,获得了这几类聚烯烃特定结构和性能之问关系的新知识。本论文的创新之处可归纳为以下几点：(1)提出了一种能同时提高双峰高密度聚乙烯结晶速率和熔体强度的新方法,这种方法可用以解决双峰聚乙烯管材的挤出过程中存在的塌陷问题；(2)以抗冲共聚聚丙烯(IPC)的剪切增强结晶效应为线索,获得了IPC体系在组成、链结构以及热力学平衡态相结构方面的新信息；(3)通过捕捉并表征同一聚烯烃在结构演化过程中特定条件下的凝聚态结构及特定性能,研究聚烯烃结构和性能之间的关系,这种方法具有创新性；(4)利用具有创新性的热处理和制样手段,研究了α和p晶型等规聚丙烯(iPP)的负荷热变形性能(HDT),澄清了长期以来学界对p晶型iPP耐热性能的不全面认识；(5)利用嵌段共聚物的微相分离、小分子物质的结晶熔融以及两种物质间的部分相容,提出了一种制备新型聚合物基形状记忆弹性体的方法。在PE100双峰高密度聚乙烯管材塌陷问题的研究中,我们通过在PE100中加入少量超高分子量聚乙烯进行改性,实现了对PE100材料结晶速率和熔体粘度的同时提高,为解决这类管材的挤出塌陷问题提供了一种切实有效的方法。在对IPC结晶行为的研究中,我们运用非等温结晶分析、等温结晶动力学、Hoffman-Lauritzen结晶理论、形貌学观察等表征手段和分析方法,考察了不同剪切条件下IPC的剪切增强结晶(Shear-enhanced crystallization. SEC)行为。结果现示,经充分熔体剪切后IPC的表观结晶峰温度提升幅度可达10℃,其总结晶速率比末经剪切的IPC有近10倍提高。动力学分析表明熔体剪切改变了IPC结晶Regime II和Regime III区的转变温度并使其折叠表而自山能山116.5 erg/cm2降至76.6 erg/cm2。SEC行为具有很强的“记忆效应”,只有在接近IPC平衡熔点的退火条件下才能被逐步消除。针对IPC体系多相多组分的特点,我们运用全面的表征手段建立了IPC组成、链结构、相结构和结晶行为之间的联系,揭示了IPC在流场及退火过程中相结构的演变路径,并在此基础.上提出了IPC体系SEC及其松弛行为的微观机理。最后结合流变实验结果,验证了该机理的合理性。在聚烯烃微观结构和HDT性能关系研究中,我们首先使用退火方法对两种具有不同拓扑结构(支化和线性)的聚乙烯进行处理,研究了这两种材料在退火过程中聚集态结构的演变。通过捕捉并表征演变过程中样品特定条件下的聚集态结构,同时结合该聚集态下材料HDT性能的测试结果,探讨了影响聚乙烯HDT性能的结构因素。退火处理对支化聚乙烯(PE-B)和线性聚乙烯(PE-L)的HDT都有促进作用,但程度有所差异。对退火处理后的PE-L而言,其HDT随结晶度的提高而提高,但幅度趋于饱和。PE-B则在退火过程中发生更多层次的结构重排,结晶度不是影响其HDT的唯一因素。宏观上看,退火一方面提高了PE-B的结晶度,另一方面抑制了其结晶组分在HDT测试过程中的松弛行为。这两个因素对提高PE-B的HDT都有利,因此,PE-B在退火过程中的HDT变化趋势不同于PE-L。此外,我们还利用基于流变仪的分步结晶和自成核调控方法,研究了α晶型和p晶型聚丙烯在HDT性能上的差异。这部分研究中,我们使用庚二酸/硬脂酸钙作为p成核剂,通过分步结晶,制备了p晶含量达97%的纯p-PP。为消除p成核剂对球晶形貌的影响,我们还利用iPP的自成核行为,将纯α-PP与纯β-PP的结晶动力学和球晶尺寸调控至尽可能一致。通过在ARES流变仪上放大自成核调控和分步结晶处理,制备了可用于力学性能测试的纯a-PP和β-PP,表征了它们的结晶动力学、球晶尺寸和结晶度等信息,并分析了两种晶型iPP在动态力学和HDT性能上的差异。结果表明,在结晶动力学、球晶尺寸和结晶度基本相当的前提下,α晶型iPP比p晶型iPP具有更优异的HDT性能,这在定程度上澄清了学界对β晶型iPP耐热性能的错误认识。我们还结合嵌段聚合物的微相分离和小分子物质的相变行为,提出了一类新型聚合物基形状记忆弹性体的制备方法,并以苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物/石蜡体系为例全面表征了该系列复合材料的相结构、热性能、力学性能和形状记忆性能,总结了这类形状记忆弹性体的制备原则和一般形状记忆机理。