聚1,4-环己烷二甲酰癸二胺（PA 10C）是一类具有六元脂环的聚酰胺,属于特种工程塑料,具有优异的力学性能、光学性能、耐老化性能和电学性能。本研究通过理论计算结合实验,运用第一性原理计算、分子动力学模拟、表征分析等手段研究了PA 10C链段构象、分子链构象、晶体结构和性能之间的关系和机理,解释了反式PA 10C（t-PA 10C）优异耐热性、顺反构型异构机理、Brill转变机理。对于PA 10C的合成加工条件与控制、使用条件、性能设计和认识有重要作用和意义。主要的研究内容和结果如下:1.t-PA 10C的热性能研究:通过界面聚合的方法成功合成了高温聚酰胺PA10T、t-PA 10C。六元脂肪环聚酰胺t-PA 10C的Tm和Tg比半芳香族聚酰胺聚对苯二甲酰癸二胺（PA 10T）更高,具有更优异的热性能。从理想晶体模型出发模拟聚集态XRD,并与实验所得XRD几乎一致,得到理想晶胞结构。芳香环、脂肪环的存在对链曲折程度、链的空间排布、晶胞参数起重要影响。t-PA 10C比PA 10T的氢键和内聚能密度更强,这解释了t-PA 10C热性能更好的原因。苯环间π-π堆积作用与氢键几何构象的竞争是PA 10T氢键强度更小的原因。2.PA 10C中顺反异构化反应机理研究:通过模拟计算确定了六元环在顺反异构的构型中都是椅式结构,且反式的结构能量最低。确定了顺反异构化的过渡态,计算了顺反异构化在不同条件下的反应机理。反应路径的能垒说明聚集态、分子间作用力、水份等都对反应温度有影响。通过顺反异构体的能量计算说明了不同温度下的顺反异构体平衡比。3.t-PA 10C的Brill转变研究:通过变温WAXD和变温FTIR分析了t-PA10C发生Brill转变前后的晶面间距、晶粒尺寸随温度变化的结果,相较于脂肪族PA 610,t-PA 10C的晶面间距变化更小。t-PA 10C发生Brill转变时温度为160°C。t-PA 10C表现出了与同类脂肪族聚酰胺更高的结晶变化温度以及更小的晶面间距变化,这是环刚性与氢键强度共同作用的结果。从高低温相的理想晶胞模型出发进行Brill转变的NPT分子动力学模拟,模拟结果发现低温稳定相为能量最低相,是理想的热力学结构,而实验所得高温相推测为热力学不稳定的动力学主导因素的晶体和热力学稳定的晶体的混合晶型。通过对链段运动的NPT模拟结果的构象分析可知,环的构象受温度影响较小且保持稳定,对Brill转变几乎无影响;羰基侧C-C构象尽管有变化,但是仍不是Brill转变的影响因素;胺基侧亚甲基和亚甲基链段作为链运动活性最高的部位,是Brill转变发生时构象变化最明显的两个链段,其中亚甲基侧链段运动作为关键因素,在整个Brill转变的链运动中起到决定性作用。旁式构象的出现和再平衡为亚甲基热运动的结果,或许是高温Brill转变发生的直接原因。而随着升温降温对应的Brill转变特征峰的可逆出现消失,是分子链运动、晶面间距、结晶结构随亚甲基链段热运动变化而相适应的动力学结果。