随着化纤工业的快速发展,市场对多样化、功能化化纤的需求日益增长。通过原位取向在化纤内填充一维材料是一种新颖的化纤改性方法,该法不仅能够增强产品的力学性能,有时还能赋予产品导电、抗紫外等特殊功能,符合未来化纤改性以及功能化、差异化生产的发展趋势。碳纳米管、碳纤维等一维材料是最先用于化纤取向填充的增强材料,但这些大长径比一维材料即使经过化学改性处理也难以在熔体中均匀分散,极易引起共混体系黏度剧增,不利于后续成型加工。无机纳米粒子具备一系列独特的物理化学性质,将其作为改性材料添加于纺织品可以提升纺织品的强度、韧性、柔性、弹性、光稳定性和热稳定性等基本性能,并赋予纺织品催化、贮能、磁性等特殊功能,因而已被广泛运用于化纤纺织领域。但无机粒子与纤维基体相容性差,易在微米级纤维中发生大规模团聚,进而产生大量应力集中,影响化纤物理机械性能。故本研究尝试将无机粒子与交联聚合物相结合,用可在成纤过程中发生原位取向的接枝无机粒子簇对纤维材料进行填充改性。首先,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和苯乙烯(St)为代表性的软硬单体,聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA-550)和二乙烯基苯(DVB)为代表性交联剂,纳米SiO2为代表性无机粒子,并以3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)为代表性活性硅烷偶联剂对SiO2进行偶联修饰。上述原料经原位微悬浮聚合,制得了交联程度和交联结构不同的分子交联聚丙烯酸酯微球(mcPA)和聚丙烯酸酯/SiO2接枝复合微球(mcPA/SiO2)。并通过索氏抽提与三维视频显微镜评估上述微球的交联程度,考察交联剂用量、种类和SiO2用量对微球交联程度和交联结构的影响。研究发现,通过调节交联剂和SiO2的用量,可以制备出交联程度和交联结构在大范围内可控交联聚丙烯酸酯微球。尤其是同时含有交联剂和SiO2时,所制复合微球具有双重交联结构。随后,以凝胶率为～53.2%的分子交联聚丙烯酸酯微球(mcPA)为分散相,与PMMA经“两段共混法”剪切共混,通过调节PMMA预混时间、流场温度、螺杆转速以及共混时间,得出了较好的取向工艺。分析各因素和分散相形态分布的相图可发现,在温度为160-190℃范围内,通过调节对应的PMMA预混时间可以构筑取向结构。最佳工艺条件如下:165℃下、PMMA预混120 s、螺杆转速为45rpm、共混时间为120s,所得取向微球的平均长径比可达14.68。温度过高或PMMA预混时间过长时,PMMA黏度过低,不利于剪切力的传递;温度过低或PMMA预混时间过短时,PMMA黏度过高,应力过大,导致微球迅速解离,取向较差。螺杆转速过大会破坏交联网络,微球解离过度;螺杆转速过低则会导致剪切力无法克服交联作用和界面张力,微球分散和变形较困难。共混时间过长会使微球解离过度,过短则微球不能发生变形。最后,以交联程度和交联结构不同的mcPA微球和mcPA/SiO2接枝复合微球为分散相,分别考察不含SiO2以及存在SiO2时微球的取向形态变化,探究交联程度和交联结构对于分散相取向的影响,分析分子交联网络与双重交联网络的差异,并得出分散相形态分布相图。结果显示,两种交联形式的微球均可以形成取向结构,且二者所适用的流场条件接近,凝胶率在～53%的微球取向态最佳,均匀的柔性交联网络也有利于取向结构的形成。相同条件下,复合微球取向所需的共混时间更短,更易发生解离。在合适的工艺条件下,随着共混时间延长,微球会先发生从球形到椭球形、棒状甚至微纤状的一维取向过程,最终断裂解离。同时,复合微球内部的SiO2粒子簇也会随微球发生取向排列。而与分子交联相比,由于分子/颗粒双重交联的不均匀性,复合微球更易解离破碎,上述形变过程会提前发生。本研究侧重于以原位微悬浮聚合所制mcPA/SiO2接枝复合微球为分散相,并借助外加流场的强剪切作用,使复合微球及其内部的SiO2粒子簇发生不同程度的变形和取向。本研究旨在构筑取向结构基础上,构建形态分布相图,为化纤材料的取向填充以及功能化改性提供参考。