随着生态环境的日益恶化,具有环境友好和可循环利用特性的生物可降解聚合物受到广泛关注。然而,大部分生物可降解聚合物的机械性能较差,不能满足实际应用需求。如何获得高性能的生物可降解聚合物仍是一个极大的挑战和亟待解决的难题。本论文基于聚乳酸等生物可降解聚合物,研究其在拉伸场下的结构与性能的关系,旨在通过调控内部结构获得高性能生物可降解聚合物材料。采用在玻璃化温度以上预拉伸工艺,制备了超强超韧且热变形温度高的聚乳酸共混物材料并研究其在拉伸场下的结构演变及其增强增韧机理。其次利用Linkam拉伸热台和偏光显微镜原位研究了交联聚己内酯在拉伸场下的结晶行为。最后通过循环拉伸工艺制备了高强度聚氨酯材料,并通过原位小角度X-射线散射（SAXS）研究其在拉伸场下的结构与性能之间的关系。具体内容包含以下几个方面:1.通过在玻璃化温度以上预拉伸工艺制备了超强超韧聚乳酸（PLA）/乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯（EGMA）80/20二元共混物,系统研究了预应变对二元共混物力学强度、冲击韧性、热性能以及微观结构的影响。研究发现随着预应变的增加,PLA/EGMA80/20共混物的模量、强度和缺口冲击强度逐渐提高。尤其是在70℃预拉伸至200%应变制备的PLA/EGMA 80/20共混物,其悬臂梁缺口冲击强度值高达156.9±2.3 KJ/m2,是迄今为止报道的最高冲击强度值。除此之外,通过70℃预拉伸过程可以显著提高材料的热变形温度。扫描电子显微镜（SEM）测试表明在高于Tg的预拉伸过程中,EGMA相沿拉伸方向高度取向成纳米纤维,诱导PLA垂直于拉伸方向取向片晶,形成杂化shish-kebab晶体。EGMA纳米取向纤维被PLA片晶相互连接,形成独特的连续网络结构。SAXS和超小角度X-射线散射（USAXS）研究结果证明了取向shish-kebab的存在。广角度X-射线衍射（WAXD）测试表明了 PLA链沿拉伸方向取向,并诱导PLA产生α’晶、α晶型和EGMA中的PE链段结晶。该项工作为制备综合性能优良的PLA材料,特别是超高缺口冲击强度的PLA材料制备提供了一种简单有效的方法。2.以PLA为基体,添加少量的EGMA弹性体,通过在70℃预拉伸工艺制备了超强超韧PLA/EGMA 95/5二元共混物,系统研究了预应变对二元共混物力学强度、冲击韧性、热性能以及微观结构的影响。结果表明当PLA/EGMA 95/5共混物在70℃预拉伸400%时,其断裂强度、模量和冲击韧性明显提高到116.8±2.2 MPa、1.8±0.03 GPa,272.6±8.4 KJ/m2,与纯聚乳酸相比,分别提高了109%、80%和142%。利用SAXS、WAXD和SEM测试研究了预拉伸过程对PLA/EGMA 95/5二元共混物微观结构及形貌的影响,进一步证明强度和韧性的提高主要与拉伸诱导的取向杂化shish-kebab、PLA取向结晶网络有关。与第一章PLA/EGMA80/20共混物相比,PLA/EGMA95/5共混物的缺口冲击强度最高。这是由于EGMA含量减小导致EGMA分散性尺寸减小,比表面积增加提高了界面相互作用,有利于传递应力,耗散能量。3.为保证PLA共混物材料的完全生物可降解性,选用天然橡胶（NR）为增韧剂,并通过熔融共混及在70℃预拉伸工艺制备了完全生物可降解的超强超韧耐热的PLA4032D/NR 95/5二元共混物,研究了预应变对PLA4032D/NR 95/5共混物力学性能、冲击韧性、热性能以及微观结构的影响。发现当预拉伸应变为100%时,PLA4032D/NR95/5共混物缺口冲击强度可达到177.8±13.3 KJ/m2,进一步增加预拉伸应变,缺口冲击强度基本稳定。同时,在70℃预拉伸后样品仍保持良好的拉伸韧性和优异的热变形温度。通过SEM、WAXD和SAXS测试研究预拉伸过程对样品的微观形貌及结构的影响,发现随着预应变的增加,PLA分子链和NR相沿拉伸方向逐渐取向。到达一定应变后,取向程度较高的PLA分子链逐渐堆积成中间相,诱导中间相的形成;进一步增大到300%应变会诱导PLA产生α’和α晶型。4.将Linkam拉伸热台和偏光显微镜结合,以及流变学方法研究交联聚己内酯（cPCL15）在拉伸场下的结晶行为和应力变化。首先通过流变学方法证明了线性聚己内酯经电子束辐照成功引入了交联网络结构。将交联聚己内酯在熔融态下施加不同强度的拉伸场,然后固定其应变,降至一定温度使其等温结晶,发现cPCL15经历了由点状成核到排状成核再到取向网络成核方式的转变,揭示了结晶方式与应变的关系。其次,在不同应变下的等温结晶过程中,cPCL15的应力变化趋势与其结晶方式相关。利用SAXS与流变仪对样品进行了进一步表征,证明交联网络在较高应变下延迟了 cPCL15样品的应力松弛,提出了 cPCL15链变形和结晶的机理。5.以MDIPTMG、MDIPCL和TDIPTMG三种聚氨酯材料为研究对象,通过循环拉伸法制备了高强度且垂直于拉伸方向仍具有良好韧性的聚氨酯材料,并通过原位SAXS测试研究聚氨酯材料在拉伸及回复过程中的微观结构演变。结果表明聚氨酯中的硬相沿拉伸方向取向成纤维状分布在软相基体中,并且撤去外力后取向结构能够稳定存在,从而起到了增强作用。本工作通过循环拉伸可以改变聚氨酯的内部微观结构,为提高聚氨酯的强度提供了一种简单有效的方法。