玻璃态聚合物因其高模量、高硬度、优异的光学性能及可加工性能,被广泛地应用于光学显示、航空航天、交通驾驶等人类生产生活的重要领域。然而,由于玻璃态聚合物的非晶特性,在服役实况下极易发生脆性破坏,极大限制了其使用场景。在分子结构及外场参数改变下,玻璃态聚合物会在玻璃化转变温度以下极窄的温度窗口内表现出脆性与韧性的相互转变,这一现象被称为玻璃态聚合物的脆韧转变（BDT）。由于聚合物的玻璃化转变本质尚无明确的理论解释以及玻璃态聚合物所具有的结构非均匀性及动力学非均匀性等特征,理解玻璃态聚合物的BDT机理具有极大难度。一个涵盖从微观到介观到宏观的、具有普适性的、被广泛接受的脆韧转变机理至今仍然缺乏。具有高时间分辨、高空间分辨的原位同步辐射小角X射线散射（SAXS）技术可以实现跟踪样品在形变过程中的结构演化行为,对于研究屈服点前后这一决定宏观韧性的关键阶段的结构转变具有极大优势。本论文基于自制的单轴拉伸装置和双轴拉伸装置,系统构建了单轴及双轴熔体预拉伸场、温度场、速率场等多外场条件下的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）脆韧转变相图。结合原位同步辐射SAXS技术及红外二向色性等分子结构表征手段,研究了不同外场下PMMA在的介观结构演化机理和微观应力响应机制,并在多外场参数下讨论了 PMMA的多尺度脆韧转变机理。在此基础上,进一步对玻璃态聚合物在液晶显示光学膜领域的应用开展了初步研究。通过上述研究,将加深对多外场参数下玻璃态聚合物的多尺度脆韧转变机理的理解,为玻璃态聚合物加工参数优化及力学性能调控提供理论支撑。本论文的主要研究结论总结如下:（1）利用原位SAXS技术,原位研究了单轴熔体预拉伸PMMA的结构演化机理。通过半定量分析样品在屈服点前后的银纹尺寸、银纹体积分数和银纹内微纤体积分数的演化行为,揭示了 PMMA的宏观韧性取决于银纹和剪切带之间的动力学竞争。未经熔体预拉伸时,样品表现出各向同性的BDT行为,银纹在基体的剪切形变下发生稳定地生长和传播。而对于经过熔体预拉伸的样品,进一步沿横向拉伸（TD）时银纹化得到增强,表现出破坏性的银纹扩展和样品的过早断裂。沿预拉伸方向（MD）拉伸时,剪切带形变占主导地位,避免了形变早期银纹的扩展失效,表现出韧性增强。（2）通过比较自由幅宽（FMS）和恒定幅宽（CMS）熔体预拉伸PMMA的BDT行为及分子取向,发现了 CMS样品沿MD和TD的韧性均高于FMS样品这一“非此消彼长”现象。结合分子取向和应力松弛表征,提出了链拉伸和排列链密度为单轴预取向PMMA沿MD和TD微观应力响应的关键因素。与FMS样品相比,CMS样品中的幅宽受限导致沿MD更强的链拉伸作用与沿TD更高的排列链密度。CMS样品因此在MD和TD上均表现出相对更低的活化能势垒,外力作用下的链张力传递和链活化得以促进,从而表现出更好的韧性。（3）利用自制的单轴拉伸装置和双轴拉伸装置,研究构建了温度场、速率场及双轴同步熔体预拉伸下PMMA的脆韧转变相图。结合原位SAXS技术与分子取向表征,进一步研究并讨论了多外场参数下的PMMA多尺度脆韧转变机理。实验结果表明,温度升高、拉伸速度降低及熔体预拉伸处理对PMMA的韧性具有增强作用。其中,温度场主要通过影响剪切带引发动力学实现对银纹的稳定作用,而速率场则是通过影响银纹引发诱导时间从而调控银纹化和剪切带的动力学竞争。双轴同步熔体预拉伸相图的构建表明链取向主要通过提高脆性断裂强度来提高宏观韧性,即分子链的应力承载能力提高而延缓了链滑脱或链断裂的发生。（4）通过制备不同添加含量的磷酸三甲苯酯（TCP）和9,9-二（2-（羟基乙氧基）苯基）芴（BPEF）与PMMA、PC的共混样品,研究了熔体拉伸对共混样品的热性能及光学性能的影响规律。研究发现,具有正本征双折射的TCP对PC具有双折射增强效应,对PMMA具有双折射补偿效应;具有负双折射的BPEF对PC具有双折射补偿效应。小分子对聚合物的这一双折射增强或补偿效应与其添加含量及熔体拉伸比呈正相关。