人类的生活和社会的发展离不开材料,而新材料的出现又往往会推动生活和社会的发展。因此各种新材料的定向合成和制备是科研人员一直以来努力的方向。聚合物复合材料的制备是通过在现有聚合物材料中添加纳米粒子而获得。这也是实现材料改性最有效的方法之一。后者的引入可使材料具有更为突出的力学、电学等性能,从而更好的、更广泛的应用于生产生活中。近年来,一种新型的纳米粒子—高分子单链交联软纳米粒子(single-chain cross-linked nanoparticle,SCNP)的出现,引起了大家的广泛关注。该类纳米粒子作为填料添加到聚合物材料中后,材料的玻璃化转变和流变学性质均有着特殊的表现。比如在线性聚苯乙烯中加入聚苯乙烯单链纳米粒子后出现了粘度下降现象,这与爱因斯坦的预测相悖,同时也出现了玻璃化转变温度的下降。该类复合物体系中的影响因素复杂,各组分彼此间的作用机制及性质变化机理到目前为止仍不十分清楚。本工作中,我们通过自由基聚合,将苯乙烯和与其结构相似的4-乙烯基苯并环丁烯(BCB,交联剂)无规共聚,制备了6种分子量相近、但交联剂BCB含量不同的聚苯乙烯基高分子前驱体链,其交联剂的含量分别为7%、10%、13%、16%、23%、36%。并在极稀的溶液条件下通过链内热交联的方式制备了相应的单链纳米粒子。体积排阻色谱和动态光散射的测试结果表明,随着交联率的增加,纳米粒子的表观分子量及流体力学半径均呈现出线性变小的趋势,该结果表明交联率是控制纳米粒子分子内折叠及塌缩程度的有效手段。针对各前驱体链和纳米粒子的差示扫描量热仪(DSC)的测试结果表明,随着交联率的增加,前驱体链的玻璃化转变温度T_g无明显差异,SCNP的玻璃化转变温度T_g随着交联率的增加而逐渐变大,与前驱体链相比玻璃化转变温度的升高最大达到了52 K。为进一步探究其内在机理,本文结合大尺度分子动力学模拟手段,深入研究了单链交联自受限对聚合物体系玻璃化转变的影响。模拟结果表明SCNP体系中的交联键可以有效的改变体系中的堆积结构,进而影响其局部的动力学,这与Douglas等人发展的广义熵理论(GET)预测的趋势一致。此外,我们通过将这些不同交联剂含量的SCNP以不同的负载量(2%,20%)掺杂到分子量为Mw=190 KDa的多分散性商品样聚苯乙烯中,利用差示扫描量热仪,系统研究了SCNP的交联率及负载量对材料玻璃化转变温度的影响。结果表明,低交联率(7%)的SCNP的引入将导致材料玻璃化转变温度T_g发生一定程度的升高。而其它的纳米粒子的加入都会导致复合物玻璃化转变温度T_g的下降。同时在固定的负载量下,SCNP的内部交联率越高,复合物玻璃化转变温度T_g的下降幅度越大。这些结果表明SCNP的内部交联程度是实现复合物材料性能调控的重要因素。这些结果为相关复合材料的研究提出了新的可能方向,并对未来材料的设计具有一定的参考意义。