1.2聚合物共混物概述

聚合物共混物根据其组成成分的差异可以分为：二元共混物（双组份）、三元共混物（三组份）及多元共混物等。对于二元聚合物（双组份）共混体系，根据其组份间的相容性，可分为三类：完全不相容、部分相容、完全相容共混体系。比较典型的完全不相容体系的聚合物共混体系有PEO/PS[1]，PVDF/PLLA[2]，PP/PE[3]等。这类聚合物共混体系的特点是其分散相尺寸比较大、相区分散不均匀并且两相之间的界面黏结性能较差，因此往往难以得到综合性能优异的材料。部分相容聚合物共混体系是指共混物在一定的组分和温度区间内能够实现均匀混合。其中，温度对于共混体系的相容性和体系相行为具有重要的影响。典型的是高临界共溶（UCST）和低临界共溶（LCST）的相行为，前者表现为低温分相但高温相容，例如PBA/PLLA[4-5]；后者表现为低温相容但高温分相，例如PBSU/PEO[6-7]，PVDF/PBSU[8]等。完全相容共混体系是指共混体系中各组份间可以任意比例混合而不分相。然而，在完全相容体系中，材料整体性能只是各组份性质的平均，难以得到综合性能优异的共混材料。

另外，根据共混体系中组份的结晶能力，二元聚合物共混体系又可分为：非晶/非晶、结晶/非晶、结晶/结晶聚合物共混体系。对于非晶/非晶共混体系，由于其组分都不具备结晶能力，因此其形貌相对简单；结晶/非晶体系由于其一组份具备结晶能力，在结晶过程中会发生非晶组分的排出；结晶/结晶聚合物共混体系由于其丰富的晶体形貌和复杂的结晶动力学过程，日益受到研究者的关注。本文主要研究的共混体系亦是结晶/结晶的聚甲醛（POM）/聚丁二酸丁二醇酯（PBSU）共混物。

1.3结晶聚合物简述

结晶态高分子聚合物规则排列区域称为晶区，无序排列区域称为非晶区，晶区所占的百分比称为结晶度。高分子可从熔体冷却结晶，也可通过机械拉伸或溶剂蒸发结晶。结晶过程影响高分子材料的光学、力学、热和化学性质。随着结晶条件的不同，聚合物可以形成形态极不相同的晶体，其中主要有单晶、球晶、树枝状晶、纤维晶和串晶、柱晶、伸直链晶体等。本文的POM和PBSU两种结晶高分子在其共混物中表现球晶的形态，由于POM和PBSU具有较大的熔点差异，因此在降温过程中，共混物中主要表现出分步结晶的结晶行为，并且低熔点的PBSU在先结晶完全的POM晶体框架中生长。

1.4聚合物基纳米复合材料

纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性剂为分散相，通过适当制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中，形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系，这一体系材料称为纳米复合材料。聚合物基纳米复合材料的制备，主要是向聚合物添加纳米碳酸钙、碳纳米管、纳米二氧化硅等填充材料得到，纳米材料加入聚合物可以使纳米粒子和聚合物之间产生较强界面相互作用，因而聚合物的性能得到很大提高。

碳酸钙应用于聚合物的实践由来已久，填料粒度对聚合物性能有很大的影响。常用的细粉填料常常导致聚合物强度、韧性等性能下降，但纳米级粒子能提高聚合物的性能，例如胡圣飞[9]比较了粒径为1 μm和30 nm的碳酸钙粒子填充的PVC和PVC/ACR体系的性能，研究表明粒径为30 nm的碳酸钙粒子的PVC/ACR的增韧强度效果，比1 μm的碳酸钙粒子要好得多。

碳纳米管有着较为优异的力学性能，杨氏模量可以高达1 TPa以上，这比一般的碳纤维还要高1个数量级，大约是钢的100倍，而密度却是钢的1/6。碳纳米管的拉伸强度可以高达45±7 GPa，约高强度钢的20倍。Iijima等人[10]研究了碳纳米管的弯曲性能，表明碳纳米管有很好的柔韧性，最大的弯曲角度超过110°，所以碳纳米管是聚合物复合材料的理想增强材料[11-13]。另外，碳纳米管也是有效的一维成核剂，添加很少的量，能使聚合物的结晶性能显著提升。制备碳纳米管/聚合物基复合物的方法有共混法（熔融共混、溶液共混）、原位聚合（超声手段、层层自组装）等[14-19]。