共混是一种获得新型高分子材料简便、有效且廉价的方式。但是绝大多数高分子是热力学不相容的,在载荷作用下,裂纹易在两相界面处引发与扩展,从而导致材料失效。因而,改善界面粘结强度是制备具有优异断裂韧性共混材料的关键。通常,改善两相界面粘结力最常用的的方法是引入增容剂,但增容剂的合成复杂,研发周期较长、成本高等不足限制了其在工业上的推广。众所周知,脆-韧转变是弹性体增韧高分子常见的现象,并且共混物的脆韧-转变行为主要与基体、弹性体自身的性质、两相间的界面粘结强度以及弹性体粒子间的距离有关。近年来,研究人员将无机纳米粒子引入到不相容共混物中发现,纳米粒子不仅能够表现出增容的作用,而且还能诱导不相容共混体系微观形貌的变化,进而影响共混体系的脆韧-转变行为。在众多的无机纳米粒子中,一维的碳纳米管(Caobon nanotubes,CNTs)以其优异的力学性能被认为是高分子理想的增强增韧材料,且已有大量的研究表明,将CNTs引入到某些共混体系中能够大幅提高材料的冲击强度,其增韧机理主要在于CNTs能够诱导共混体系的微观形貌发生改变、CNTs在体系中形成网络结构以及CNTs桥联两相界面的作用等。然而,尽管CNTs的引入能够实现对不相容共混体系的增韧,但对于诱导共混物脆韧-转变行为的研究稍显不足。本文以深入探索CNTs诱导不相容共混体系的脆-韧转变行为为目的,通过向聚丙烯(Polypropylene,PP)/三元乙丙橡胶(Ethylene-proplylene-diene-misch-polymere,EPDM)不相容共混体系引入CNTs,研究了CNTs对共混物微观结构和形态的调控机制,揭示CNTs对共混物脆-韧转变行为的影响规律;在此基础上,进一步调控基体的结晶行为,研究了在不同基体晶粒尺寸下,CNTs对于共混体系增韧效率以及脆韧转变行为的影响机制;论文的最后,还将CNTs引入到环氧树脂(Epoxy)/端羧基丁腈橡胶(Carboxyl terminated butadiene rubber,CTBN)不相容共混体系,探讨了CNTs在热固性共混体系中的作用机制及其增韧机理。主要研究成果如下:(1)通过熔融挤出的加工方式将CNTs引入到不同组分比的PP/EPDM共混体系中,成功制备了三元纳米复合材料。采用扫描电镜、差式扫描量热法、透射电镜等表征手段对材料的微观形貌、结晶行为以及CNTs的分散状态进行了详细的表征。结果表明,CNTs选择性地分布在弹性体相中,使得弹性体的相筹略微增大,但共混物仍然表现出典型的海岛结构;CNTs的引入并没有引起基体的结晶行为发生变化。材料冲击性能的测试结果表明,CNTs的引入不仅能够提高材料的冲击强度,还能够诱导共混体系脆-韧转变行为发生改变。对于PP/EPDM二元共混体系,材料的冲击强度随EPDM含量的增加而逐渐增加,并且当EPDM含量达到35 wt%时,共混材料发生明显的脆-韧转变行为;对于PP/EPDM/CNT三元纳米复合体系,CNTs的引入不仅可以实现对PP/EPDM二元共混体系的增韧,还能诱导体系脆-韧转变点向低弹性体方向发生偏移。1 wt%与2 wt%CNTs的引入使得共混体系的脆-韧转变点分别偏移到弹性体含量30 wt%与25 wt%。其增韧机理主要在于CNTs作为应力传递的纽带从而促进弹性体周围应力场产生迭加效应,进而诱导基体发生塑性变形提高材料的冲击韧性。(2)通过熔融挤出的方式将CNTs与成核剂同时引入到PP/EPDM(85/15 wt/wt)二元共混体系中,成功制备出了具有高冲击强度低弹性体含量的纳米复合材料。采用扫描电镜、差式扫描量热法、偏光显微镜等表征手段对共混体系的微观形貌、CNTs的分布状态以及基体的晶粒尺寸进行了详细的表征。结果表明,CNTs选择性地分布在弹性体以及两相界面处,但CNTs的引入对于共混体系的微观形貌影响不大;成核剂的引入对于基体的结晶行为表现出显著的成核作用,基体的晶粒尺寸随着成核剂含量的增加呈现出逐渐减小的趋势。冲击测试结果表明,0.2 wt%成核剂与1 wt%CNTs的引入使得PP/EPDM(85/15 wt/wt)二元共混体系的冲击强度从13.5 kJ/m~2提升到51.2 kJ/m~2,使得材料由脆性断裂转变为韧性断裂,发生脆-韧转变行为。进一步研究表明,CNTs的增韧效率与基体的晶粒尺寸有着强烈的依赖关系,只有在基体晶粒尺寸在极小的条件下,CNTs才能表现出良好的增韧效率。当基体的晶粒尺寸较小时,一方面可以增大裂纹扩展的路径,另一方面使得应力场的产生变得容易,使得弹性体周围应力场更容易产生迭加效应从而诱导基体产生塑性变形,进而提升材料的冲击韧性。(3)通过溶液共混的方式将CNTs引入到Epoxy/CTBN二元不相容共混体系中,成功制备了三元纳米复合材料。采用扫描电子显微镜、动态力学分析等表征手段对材料的微观形貌及两相间相互作用进行了详细的表征。结果表明,在CTBN含量较低的情况下,共混体系表现出典型的海岛结构,但随着CTBN含量的增加,分散相的相筹变得非常之小,难以分辨;对于Epoxy/CTBN(100/10 wt/wt)体系,CNTs的引入对材料微观形貌的影响并不大。冲击测试的结果表明,对于Epoxy/CTBN二元共混体系,材料的冲击强度随CTBN含量的增加呈现出先上升后下降的趋势,当CTBN含量为15wt%时,材料表现出最佳的冲击性能。将CNTs引入到Epoxy/CTBN(100/10 wt/wt)二元共混体系,Epoxy/CTBN/CNT三元纳米复合材料的冲击强度随CNTs含量的增加呈现出先上升后下降的趋势,当CNTs含量为0.2 wt%时,材料表现出最佳的冲击性能,冲击强度由28.5 kJ/m~2提升到37.1 kJ/m~2。进一步研究发现,CNTs主要分布于Epoxy基体中,由于CNTs与基体较弱的界面相互作用,材料受载荷作用时,CNTs脱粘并在其周围引发大量微裂纹的产生,从而吸收大量的冲击能;而CTBN粒子的存在又能够起到终止以及阻碍裂纹的扩展,避免裂纹相互迭加而导致材料失效。