聚乙烯材料已经成为世界上生产量和消费量最大的聚合物材料之一,作为目前市场上主要的高韧管材聚乙烯产品,不同型号表现出来的基本参数很相近,但是在实际应用上各种性能指标却相差甚远,所以依靠传统方法提高产品性能的难度很大。然而凝聚态结构不仅能够反映分子链结构信息,同时也能够与加工成型后的产品联系起来,本论文的主要工作是依托于几种高韧管材聚乙烯样品,来研究其凝聚态结构和性能的关系,力求为合成高性能的聚乙烯样品提供参考意见,工作中取得的主要成果如下:　　 我们研究了高韧聚乙烯在旋涂制备薄膜内的凝聚态结构,通过透射电子显微镜、光学显微镜以及原子力显微镜等手段,成功观察到一种新颖的风车状聚乙烯晶体,并对其基本形貌、结晶形态、结晶动力学以及结晶过程进行了研究,发现不同型号聚乙烯样品生成风车状晶体的凝聚态结构不同,性能优越的高韧聚乙烯产品经过熔融热处理能够得到大且完备的风车状聚乙烯晶体,而且组成风车状聚乙烯晶体的各部分结晶顺序明显不同,在分子量、序列分布以及支化含量等基本参数相差不大的情况下,这可能是由于不同型号聚乙烯样品的分子链构造不同引起的,为调控聚乙烯产品在本体内的凝聚态结构,达到提高产品性能提供了科学依据。　　 利用原子力显微镜、透射电子显微镜等表征手段,研究了不同受限程度碳膜上聚乙烯晶体的凝聚态结构(包括晶体大小、厚度)和晶体结构,发现在自由碳膜上生长的聚乙烯单晶尺寸较大(可达20nm),厚度大约11nm,分子链取向方向(即单晶折叠面的法线方向)围绕[110]晶向转动了45°；在受限的碳膜上生长的蝴蝶型聚乙烯晶体较小(只有2nm左右),厚度在12nm,晶体以晶体学上c-轴垂直于基底的形式存在。导致以上两种聚乙烯单晶差异的因为与聚乙烯生长碳膜的自由度有关。　　 聚乙烯和聚丙烯共混体系内的shish-kebab结构能够有效的提高材料的性能,所以我们研究了聚乙烯体系中引入聚丙烯后对聚乙烯的凝聚态结构以及性能的影响,实验发现了一种新型的shish-kebab晶体,通过透射电子显微镜的研究,我们了解到这种shish-kebab晶体是聚乙烯和聚丙烯共同作用的结构,其中高度取向的聚乙烯构成了shish-kebab晶体的shish部分,同时聚乙烯的这种取向结构也影响了聚丙烯的结晶,使得聚丙烯的b轴与聚乙烯的a轴在一个方向上取向。　　 通过对四种管材样品的凝聚态结构比较研究,发现性能较好的聚乙烯管材样品A的凝聚态结构主要以小球晶为主,球晶边界处有较薄的片晶穿插于球晶之间,使得界限模糊,这样的结构使管材聚乙烯样品的韧性得到了明显的增加,然而性能较差的管材聚乙烯样品的形态结构明显不同于样品A,有望通过对管材聚乙烯样品的凝聚态结构与性能的研究,为合成高性能的聚乙烯产品提供建议。