微生物发酵来源单体制备的偶偶长碳链聚酰胺是中国具有自主知识产权的聚酰胺品种，具有良好韧性、低吸水率、尺寸稳定等独特性能，其结构与性能关系研究、生产和加工技术开发对于中国自主知识产权品种材料的发展和应用具有重要意义。通过合金化制备不同碳链长度聚酰胺合金是充分发挥长碳链聚酰胺性能与价格优势的有效方法，其兼顾了不同种类聚酰胺的优点。为了制备高性能化长碳链聚酰胺及其合金，深入认识其在物理加工过程中的微观结构响应，建立微观结构演化与宏观性能的关系是实现结构与性能调控的关键。　　因此，借助单轴拉伸，本论文首先探索了长碳链聚酰胺及其合金拉伸外场下的微观结构演化与拉伸性能的关系;由于聚酰胺多晶型性及其温敏性，原位记录了长碳链聚酰胺及其合金在升温过程中的晶型转变及片晶增厚现象;另外，在高于熔点温度之上，本文创新探索了长碳链聚酰胺合金中的酰胺交换反应;最后为了充分发挥长碳链聚酰胺的优势，拓展其应用，探索了长碳链聚酰胺的应用开发。综上，应用多种物理与化学的表征技术，完成了以下几方面工作:　　1.长碳链聚酰胺在拉伸外场下的微观结构演化　　采用原位SAXS/WAXS与变温拉伸设备联用，记录了长碳链聚酰胺在拉伸外场下的微观结构演变及其温度依赖性。SAXS衍射图案揭示了拉伸过程中的“过渡结构”，该结构是原始片晶取向、拉伸诱导结晶和片晶插层共同导致的。通过原位关联结构与拉伸性能证明，中等应变区域应力增加主要是拉伸诱导结晶的贡献，大应变下应力增加主要与纤维晶形成相关。另外，拉伸诱导微观结构演变呈现出强温度依赖性，高温拉伸时，拉伸诱导结晶和纤维晶形成能力增强，两者导致断裂强度随拉伸温度升高而增加;低温拉伸时，出现片晶破碎和孔洞化现象。WAXS衍射图案证明拉伸诱导α晶向γ晶转变，γ晶的构象无规性赋予材料较低杨氏模量和良好韧性。该研究建立了长碳链聚酰胺微观结构演化与拉伸性能的关系，深入认识了拉伸诱导结晶和纤维晶结构在长碳链聚酰胺中的作用。　　2.长碳链聚酰胺合金在拉伸外场下的微观结构演化　　基于上述研究结果，继续探讨了长碳链聚酰胺合金在拉伸外场下的微观结构演化与温度依赖性，区分不同温度下两相似聚酰胺组分的结构响应及其对拉伸性能的贡献是本研究的重点和难点。研究发现，屈服前，合金弹性参数（杨氏模量）和屈服参数（屈服强度）与组分比例线性相关，拉伸性能遵循“共混简单加和”规律(a simple additive law of mixing)，这种力学相容性(mechanical compatibility)源于两聚酰胺间氢键作用形成的强界面，但不同种类聚酰胺分子间氢键作用小于同种类聚酰胺分子间氢键作用，长碳链聚酰胺表现为热力学不相容性（聚酰胺自相关性）。超过屈服区域，拉伸行为表现出强温度依赖性。高于Tg拉伸时，合金体系可以同时实现断裂增强与增韧的效果;低于Tg拉伸时，断裂增强伴随有断裂伸长率的降低。上述特殊力学现象与两聚酰胺组分不同程度拉伸诱导结晶和纤维晶形成能力密切相关。该研究深入认识了长碳链聚酰胺合金的结构特性，揭示了相似聚酰胺组分不同的结构演变及其对拉伸性能的贡献，为实现断裂增强提供了一种新思路。　　3.长碳链聚酰胺合金的Brill转变和片晶增厚现象　　通过WAXS/SAXS与高温热台联用，原位研究了不同比例长碳链聚酰胺合金在升温过程中的晶型转变（Brill转变）和片晶演化。结果表明，长碳链聚酰胺合金Brill转变温度(Tb)呈现组分比例无关性，即两聚酰胺组分晶型转变独立发生，晶相含量呈现组分比例依赖性。因此，在中等温度区域，长碳链聚酰胺合金实现了α晶与γ晶共存，通过调节温度和组分比例可以定量改变相含量，这在普通聚酰胺中无法实现。伴随晶型转变，在升温过程中，片晶层厚度(Lc)和非晶层厚度(La)增加，共同导致长周期(L)明显增加，高温下片晶完善导致片晶增厚现象发生。本文首次采用12步退火自成核热分级法揭示了两种聚酰胺组分的熔融结晶行为，随着组分比例改变，11级恒定的熔融温度(Tm)证明了聚酰胺组分完全不相容特性，解释了晶型转变中恒定的Tb。该研究揭示了长碳链聚酰胺合金在升温过程中独立的Brill转变和片晶增厚现象的发生，为长碳链聚酰胺及其合金晶型和片晶厚度调控提供了理论依据。　　4.长碳链聚酰胺合金酰胺交换反应研究　　传统酰胺交换反应的研究主要针对芳香族聚酰胺体系，脂肪族长碳链聚酰胺合金相似的链结构使传统研究方法失效。为了克服传统技术手段的局限性，本文采用核磁氢谱与刻蚀联用检测氢原子数量、流变动态时间扫描原位研究高温结构变化和热分析法对长碳链聚酰胺合金酰胺交换反应进行了探索。通过酰胺交换反应生成的嵌段共聚聚酰胺改变聚酰胺氢原子数量，证明了高温下长碳链聚酰胺合金酰胺交换反应的发生。另外，借助嵌段共聚聚酰胺对合金结晶行为的影响，首次采用熔融焓降低程度(ψ)相对定量估算了酰胺交换反应程度。借助上述方法，研究了反应温度、时间、组分比例和聚酰胺种类对酰胺交换反应程度的影响。该研究建立了长碳链聚酰胺合金酰胺交换反应研究方法，揭示了共聚聚酰胺对长碳链聚酰胺合金反应增容的贡献。　　5.长碳链聚酰胺材料的应用开发　　为了充分发挥长碳链聚酰胺的优势，拓展其应用，本文成功制备了长碳链聚酰胺/硅酸钙晶须纳米复合材料、长碳链聚酰胺薄膜和长碳链聚酰胺纤维，并对其性能进行了研究。在纳米复合材料中，通过粉煤灰脱硅液和氧化钙动态水热反应获得的硅酸钙晶须，在不添加任何偶联剂情况下，实现了高填充量(40wt％)下的良好分散，大大提高了尼龙基体的拉伸性能、弯曲性能及耐热性能，满足了部分高强、耐高温材料的需求，且可大大降低成本;通过熔融吹膜工艺制备的长碳链聚酰胺薄膜具有良好的透明性、优异的机械强度和韧性，较高的表面润湿张力，在印刷用薄膜等领域具有潜在应用价值;通过熔融纺丝法实现了长碳链聚酰胺纤维的连续制备，所得纤维强度高、韧性良好。以上应用拓展了长碳链聚酰胺材料在新领域中的应用。