填充型聚合物基气敏导电复合材料是一类具有广泛应用前景的气敏材料，国外与此相关的研究已经成为一个非常活跃的专门领域，对于CB/聚合物复合材料的气敏响应机理的研究，大部分都集中在解释复合材料在饱和蒸汽中的响应规律，对于复合材料在低浓度蒸汽中的响应机理却很少有人涉及；不同聚合物基体的复合材料具有不同气敏响应性能，这个特性被许多科研工作者利用来制备传感器阵列，但是，聚合物基体结构与复合材料在低浓度蒸汽中的气敏响应的相互关系却鲜有文献报道。 本论文采用乳液共混法制备了CB/WPU气敏导电复合材料，研究了复合材料在溶剂蒸汽中的气敏响应规律；通过研究复合材料在不同条件下吸附与响应，从而了解复合材料在低浓度蒸汽中的吸附对响应的影响，以此为基础，从而提出一种CB/WPU复合材料在低浓度蒸汽中的气敏响应的热力学模型；并建立CB/WPU复合材料在溶剂蒸汽中气敏响应过程的动态模拟方程；同时，制备了以聚丁二烯二醇、聚乙二酸乙二醇、聚环氧丙烷和聚四氢呋喃作为聚氨酯软段的四种复合材料，探讨了不同聚氨酯软段结构的WPU/CB复合材料在溶剂蒸汽中响应与结构的相互关系。 通过研究，得出如下主要结论： 1、以乳液共混的方法制备了CB/PTDU复合材料，其逾渗值只有1.7wt％左右，复合材料对非极性和极性溶剂蒸汽都有良好的电阻响应，该复合材料气敏响应灵敏度比较高，同时具有良好的回复性和电阻响应重复性。是一种性能优良的气敏导电复合材料。 2、复合材料在极性、介电常数高的饱和溶剂蒸汽中的电阻响应出现的NVC效应主要是由于溶剂蒸汽本身的导电性引起的；CB/PTDU复合材料在非饱和溶剂蒸汽中的NVC效应是由于复合材料吸收溶剂蒸汽后，环境压力诱导聚氨酯链段结构松弛引起CB的运动，导致复合材料的电阻下降，从而出现NVC效应；CB/PTDU复合材料在很低浓度蒸汽中的电阻响应没有明显的NVC效应，只有当溶剂蒸汽浓度达到一定程度时，NVC效应才会变得明显。 3、CB/PTDU复合材料在低浓度蒸汽中的气敏响应主要取决于复合材料对溶剂蒸汽的吸附；根据吸附相平衡理论，我们建立了一个复合材料在低浓度溶剂蒸汽中的气敏响应模型，该理论模型可以分析出影响气敏响应程度的各方面因素的本质原因，如选择性响应的缘故、蒸汽压力和温度等对复合材料气敏响应的影响，该模型不但能解释本体系的实验现象，同时也能解释其它文献报道的实验现象。 4、CB/PTDU复合材料在低浓度溶剂蒸汽中的响应过程可以看成是一个类似于聚氨酯链发生高弹形变而引起的复合材料电阻变化的过程，以类似于高弹形变的方程计算的理论曲线基本上和复合材料的气敏响应过程重合；复合材料气敏响应的特征响应时间与溶剂蒸汽的种类、蒸汽浓度和温度有关，随着蒸汽温度的升高，特征响应时间减小，复合材料的气敏响应过程与方程模拟的曲线吻合更好；CB/PTDU复合材料在不同溶剂蒸汽中的响应速率不同。 5、随着聚氨酯链的亲水性增强，复合材料的逾渗值降低；根据润湿系数的计算，炭黑粒子主要分散在聚氨酯软段相中；不同聚合物基体的CB/WPU复合材料对溶剂蒸汽的气敏响应程度主要取决于聚合物基体与溶剂蒸汽分子的Flory-Huggins相互作用参数的大小，同时，复合材料不同微相区对溶剂蒸汽的选择性吸附也在一定程度上影响复合材料气敏响应的大小；软段亲水性差的PBDU将导致CB粒子在复合材料中出现严重团聚，这使得复合材料的最大响应将大大减小。 6、CB/WPU复合材料的响应活化能和响应速率主要取决于聚氨酯软段的柔顺性，聚氨酯软段的柔顺性越好，复合材料气敏响应的活化能越低，其响应速率越快；同时，复合材料的气敏响应速率也受到复合材料不同微相区对溶剂蒸汽选择性吸附的影响，当溶剂优先被吸附到聚氨酯软硬段之间的界面时，复合材料的响应速度将降低；聚氨酯软段的柔顺性越小，复合材料在溶剂蒸汽中的气敏响应特征响应时间增大，且其气敏响应过程偏离气敏响应理论模拟方程的程度有所增大。