近年来,无论是在实际应用还是理论研究方面,碳纳米管增强聚合物复合材料一直是材料科学领域的研究热点。热塑性聚合物由于其易于加工成型等优点,目前被广泛用作碳纳米管复合材料的基体。但是,由蠕变变形带来的尺寸稳定性差是热塑性聚合物的固有缺陷,严重影响其更广泛的工程应用。材料的蠕变回复性质同样也是决定聚合物使用寿命的重要因素。因此,在不影响材料静态力学性能等重要性能的前提下,开展碳纳米管增强热塑性聚合物的耐蠕变及回复性能的研究,在很多应用领域是迫切需求的,具有重要的理论和工程应用价值。同时,和静态性能相比较,复合材料的蠕变行为(包括蠕变和回复)对于其微观结构更加敏感,通过系统的蠕变和回复性能研究,可以更加深入地了解碳纳米管对于复合材料微观结构的影响规律。本文针对热塑性聚合物聚丙烯和聚苯乙烯,以增强其耐蠕变及回复性能为目标,制备了多壁碳纳米管复合材料。综合考虑热塑性聚合物在实际应用和加工过程中蠕变行为的变化规律,讨论其在不同外加荷载作用及不同力学状态下的蠕变行为,研究碳纳米管和高分子链的相互作用机制；同时将实验分析和理论模拟相互结合,探索纳米复合材料粘弹性本构关系。详述如下：系统研究了在不同外加荷载的作用下,碳纳米管对热塑性聚合物耐蠕变和回复性能的影响规律。实验表明,以具有良好的分散性的碳纳米管复合材料为研究对象,在拉伸和剪切应力作用下,碳纳米管均能够有效地降低材料的蠕变应变和不可回复蠕变应变,大幅度增加其蠕变回复率；在循环应力荷载作用下,随着循环次数的增加,碳纳米管对于热塑性聚合物蠕变形变的减少和回复率的增加具有更加显著的效果。同时,随着温度、应力大小和填料含量的增加,碳纳米管对于复合材料在不同受力模式下的耐蠕变及回复行为的增强效应均会产生大幅度提高。文中对于碳纳米管／热塑性聚合物材料在不同力学状态下的蠕变行为进行了研究。在玻璃化区,碳纳米管对于聚合物基体耐蠕变性能的增强效果并不明显；在玻璃化转变区,碳纳米管可以有效地减少材料的蠕变应变,其能够延缓材料从玻璃态进入到橡胶态的进程；在橡胶态区,碳纳米管可以延长材料的蠕变破坏寿命；在熔融态区,碳纳米管除了可以大幅减小聚合物的蠕变变形,增加其回复率,还可以显著降低熔融态聚合物蠕变变形对于温度条件的依赖性。碳纳米管在不同力学状态下对聚合物蠕变行为的影响,可用于指导耐蠕变纳米复合材料的设计。基于蠕变测试结果,本文对碳纳米管和高分子链的相互作用机制进行了深入研究。由剪切蠕变测试结果可以发现,高分子链活动性与碳纳米管-高分子链网络结构密切相关,从而影响复合材料的耐蠕变及回复性能。研究表明,碳纳米管复合材料的导电性能、流变性能及蠕变回复性能均存在着相同的渗流阂值区间,于此区间内,材料的各项性质在碳纳米管-高分子链网络结构作用下会发生突变。同时,实验结果显示碳纳米管-高分子链网络结构对于循环荷载下复合材料的蠕变-回复行为的增强效应也起到重要影响。进一步采用多种粘弹性模型探究纳米复合材料粘弹性的本构关系。使用宾汉模型、Findley模型和威布尔分布方程等,对材料的蠕变行为进行数值模拟和相关参数的分析；另外根据时间-温度等效原理,通过不同温度下较短时间的蠕变实验曲线预测了上万小时纳米复合材料长效的蠕变寿命,在此基础上采用多元件模型模拟对比聚合物和复合材料的力学松弛谱,以深入分析碳纳米管抑制高分子链活动性的微观机理。