刚性和韧性是决定聚合物材料能否被用作工程材料的两个关键参数。聚丙烯（PP）作为广泛使用的通用高分子材料之一,由于抗冲击性能,尤其是低温抗冲击性能差限制了其在工程领域的应用。通过共混和釜内合金将橡胶/弹性体引入到基体PP中是制备高抗冲聚丙烯（HIPP）的有效手段。但是,引入橡胶/弹性体增韧的同时,PP的刚性会大幅下降,这也不利于PP在工程领域的应用。因此,本论文结合聚合物脆韧转变理论与多组分高分子体系弹性理论,建立多相模型,将聚合物的刚性和韧性联系起来,定量研究材料刚性和韧性的影响因素;在理论研究的基础上开展实验工作,研究基体PP以及改性粒子的结构与性质对PP复合材料刚韧平衡的影响。具体研究内容及结果如下:1、单相改性粒子增韧热塑性聚合物复合材料的刚韧平衡:建立了单相改性粒子（如聚烯烃弹性体POE、乙丙橡胶EPR、三元乙丙橡胶EPDM等）增韧聚合物复合材料的模量与改性粒子的模量、含量、尺寸和临界粒子间距IDc等参数之间的关系。研究了这些参数对聚合物复合材料刚性和韧性的影响。研究表明,对于典型的PP/橡胶体系（IDc=0.11 μm）,26.1%是橡胶增韧PP复合材料理论上模量损失的最低值。并且,如果改性粒子模量小于基体模量的十分之一,粒子的模量对复合材料的刚性影响较小,其含量才是决定复合材料刚性的关键参数。2、核壳橡胶粒子增韧热塑性聚合物复合材料的刚韧平衡:建立了临界脆韧转变点核壳粒子增韧聚合物复合材料的模量与核壳粒子尺寸、核壳粒子模量,核壳粒子含量之间的关系。研究了核壳粒子的结构与性质对复合材料刚韧平衡的影响。研究表明,在保证核壳粒子有效的前提下,核模量越高、壳模量越低越有利于增加复合材料的刚性。而且,5.4%和13.5%的模量损失分别对应以PP为核、EPR为壳,和以PE为核、EPR为壳的核壳粒子增韧PP复合材料理论上模量损失的最低值,远小于单相粒子增韧PP复合材料的最低模量损失（26.1%）。对于釜内合金PP,很难保证核、壳的纯度（即橡胶壳中含均聚PP或PE,PP或PE核中含EPR）,所以壳EPR越纯,核PP或PE中EPR含量越低,越有利于釜内合金PP的刚韧平衡。3、核壳粒子的结构对抗冲聚丙烯复合材料刚韧平衡影响的实验研究:将不同刚性的PE与PP、EPR共混制备了 PP/PE-EPR核壳复合材料。研究了核壳粒子的结构对PP复合材料刚韧平衡的影响。AFM-IR和SEM结果表明,在共混过程中,EPR壳包裹PE核原位形成核壳结构粒子并均匀分散在基体PP中。研究还发现,核壳粒子比单相橡胶/弹性体增韧PP复合材料表现出更好的刚韧平衡,并且较硬的PE核更有利于复合材料的刚韧平衡。实验结果与理论一致,为理论提供了实验支持。4、基体聚丙烯分子量对抗冲聚丙烯复合材料刚韧平衡的影响:从理论和实验两个方面研究了基体聚合物分子量Mn、脆性断裂强度σb与临界粒子间距IDc之间的关系及其对聚合物复合材料脆韧转变和刚韧平衡的影响。理论与实验结果均表明,复合材料的IDc与基体聚合物σb2/3成正比。而基体聚合物的σb由其分子量的高低决定。所以,高分子量的基体聚合物具有较大的IDc,更有利于其复合材料的脆韧转变。研究还发现高分子量PP为基体的PP/POE复合材料具有更低的模量损失。因此,高分子量的基体PP更有利于其复合材料的脆韧转变和刚韧平衡。5、基体聚丙烯分子量分布对抗冲聚丙烯复合材料刚韧平衡的影响:研究了基体PP分子量分布（MWD）对其复合材料脆韧转变和刚韧平衡的影响。实验结果表明,对于相同数均分子量Mn的基体PP,MWD越宽,PP/POE复合材料越易发生脆韧转变。其原因是基体PP的MWD会影响其脆性断裂强度σb。实验结果还表明PP的MWD越宽,其σb就越高,复合材料的临界粒子间距IDc也就越大。而较大的IDc意味着较少的改性粒子就可以诱导复合材料发生脆韧转变,所以宽MWD的基体PP所对应的PP/POE复合材料的最低模量损失更小,复合材料表现出更好的刚韧平衡。