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多组分不相容体系熔融纺丝法是制备热塑性高聚物微纳米纤维的有效方法。满足特定物理化学特性时,由于相分离行为倾向于形成微纳米尺度的“纤维状”分散相,经合适的溶剂去除基体成分即可获得微纳米纤维。聚乙烯(PE)是为数不多应用广泛的聚合物材料,基于碳纳米管(CNTs)特殊结构和优异性能被认为是当前最理想的聚合物填料。本文采用多组分不相容体系熔融纺丝制备了CNTs/PE微纳米纤维材料,并对其结构性能进行研究。首先通过双螺杆熔融挤出方法制备了CNTs含量为0～10wt%的CNTs/PE复合母粒,选用可回收利用的生物相容性高聚物乙酸丁酸纤维素酯(CAB)作为基体相,与CNTs/PE母粒熔融挤出制备原位微纤体系,经丙酮除去基体相CAB即可获得CNTs/PE微纳米纤维。运用扫描电子显微镜(SEM)、毛细管流变和动态流变仪等研究方法,通过同向双螺杆挤出机上不同位置的取样分析,研究熔融挤出过程中相结构的形成与演变机制。研究发现分散相经历了宏观颗粒破碎、片层结构形成和破裂、微纤形成与细化等形态演化阶段。多组分体系的黏度比ηd／ηm范围为1～3时倾向于形成“纤维状”分散相,CNTs含量增多将影响相形态的形变过程和纤维形态的稳定。使用场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(TEM)分别观察CNTs在CNTs/PE熔融复合物和CNTs/PE复合纤维中的分散情况,研究表明CNTs以单根管状、网络状或聚集状分布在纤维内部、纤维束之间,另有少部分流失在丙酮溶剂里。随CNTs含量增多,纤维表面粗糙度变大、纤维平均直径变大、直径分布变宽。同时采用单因素变化法,研究了熔融挤出过程中成型条件,包括组分比、剪切速率、拉伸速率等对分散相形态尺寸的影响,得出适宜的成型加工条件为形态结构的调控提供理论依据。最后,分别使用电阻仪、热失重分析仪(TGA)、差式扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)等研究方法,讨论CNTs/PE微纳米纤维的电性能、热稳定性能和结晶性能。结果表明,CNTs/PE微纳米纤维材料呈现典型的“渗流现象”,电阻率下降了约10个数量级,CNTs含量为4-5wt%是复合纤维形成导电通道的“渗滤阈值”；加入CNTs能使CNTs/PE复合纤维材料热分解温度提高,并且热失重速率得到控制；CNTs对复合纤维的熔融行为影响不大,但是对结晶行为有一定程度影响,导致结晶温度提高和结晶度降低,降温速率对结晶过程也有影响；CNTs加入并未改变PE正交晶系的晶面结构,但是在2θ=26°处会出现无定形碳的特征衍射晶面(020)。