高分子发泡材料广泛应用在汽车内饰、交通运输、飞机制造、游乐设施、建筑、医疗、海产品养殖、军事等领域。硬质泡沫用作三明治夹层结构,具有良好的隔热和隔音性能、抗冲击损伤性能及施工简便性等优点。交联聚氯乙烯(PVC)泡沫具有比强度高,力性能好的特点,经常用于载荷要求高的领域。硬质交联PVC泡沫材料是交联聚脲结构网络增强的聚氯乙烯发泡材料,目前有80%-85%份额应用在风电叶片上。近年来,风电叶片向大型化方向发展,叶片长度增加,叶片重量随之增加。泡沫的吸胶量控制是降低叶片重量的一个有效途径,而闭孔泡沫的吸胶量主要是有泡孔直径来决定,所以对于如何获得更小泡孔直径的PVC泡沫成为下一步材料发展的重点。本论文针对PVC结构泡沫低吸胶的发展需求,从PVC树脂、交联网络的组成,发泡剂、成核剂等几个方面入手,研究不同条件下得到发泡体的泡孔结构,并分析各种泡孔结构形成的原因,建立配方组成—胚体性质—泡孔结构的构效关系,为PVC结构泡沫的泡孔设计提供指导。本论文的研究工作如下:1.采用将配方中的糊树脂部分替换的办法研究了PVC糊树脂、PVC掺混树脂和PVC悬浮树脂三种树脂的颗粒形态、用量、分子量以及制备工艺等因素对PVC结构泡沫发泡性能和泡孔结构的影响,发现掺混树脂和悬浮树脂可以替代糊树脂应用于PVC结构泡沫中,并且替代量可以超过90%;掺混树脂替代量低于90%时不影响发泡工艺;悬浮树脂替代量低于70%不影响发泡工艺;通过低聚合度掺混树脂或悬浮树脂的添加实现了PVC结构泡沫的开孔率的调控。2.以异氰酸酯作为交联剂,苯乙烯—马来酸酐、苯酐、70酸酐等,以及甘油、苯甲醇、异丙醇等含羟基物质和具有共聚能力的甲基丙烯酸缩水甘油醚、丙烯酸丁酯、苯乙烯等物质为改性剂,研究了改性成分对泡孔结构的影响。发现马来酸酐用量过多时,可以形成双峰分布的泡孔结构,大孔为胚体中马来酸酐富集区域的聚合物熔体强度降低造成的;苯酐的酸性对PVC的热稳定性影响要超过模压时间的影响,模压时间过长容易导致芯部“糊化”现象,可以通过加入热稳定剂提高体系在模压时热稳定性,加入无机铅盐稳定剂可以得到小泡孔尺寸的泡沫;加入有机锡和硬脂酸盐热稳定剂对苯酐体系的影响不大,而在甲基四氢苯酐和四氢苯酐组成的混合酸酐体系中使用会导致发泡体的泡孔粗大,这个结果与两种稳定剂具有表面活性剂的性质有关;在乙烯基单体共聚改性交联PVC结构泡沫体系中,由于乙烯基单体的共聚和与PVC发生的接枝,小分子的增塑作用降低,聚合物大分子之间的缠结加强,使得得到的泡沫是闭孔率高,泡孔结构好。3.研究了偶氮二异丁腈(AIBN),偶氮二甲酰胺(AC),改性偶氮二甲酰胺(mAC),发泡剂H等对PVC结构泡沫泡孔结构的影响,发现:AIBN对最终发泡体的密度有着决定性的影响,AIBN用量增加,泡沫的密度降低非常明显,半互穿体系中因为小分子组分对聚合物起到增塑剂的作用使得泡孔更容易膨胀变大;AC在发泡过程中还发挥―成核剂‖的作用,利于形成更细小的气泡核;硬脂酸锌改性AC在体系中具有更好的分散和成核性能,添加量在1~8份时可以通过用量来调控最终发泡体的泡孔尺寸,在相对较少的添加量的情况下可以实现泡孔直径的减小,并且对PVC体系表现出更好的热稳定性能;发泡剂H可以使最终的发泡体呈现出两种泡孔结构,在发泡过程中具有―成核剂‖的作用。4.研究了轻质碳酸钙和超细硅酸铝两种成核剂对泡孔结构的影响,发现:轻质碳酸钙在PVC结构泡沫制备中基本不能起到成核剂的作用,其加入量对发泡体的泡孔结构影响不大;少量的超细硅酸铝可以使发泡体总体的泡孔尺寸变小,随着其用量的增加,表面与芯部的泡孔尺寸差别增大,表层主体为小泡孔,且小泡孔结构中分布有少量较大的泡孔,随着超细硅酸铝用量的继续增加,表层的小孔区域向泡沫板芯部扩展,小孔区域变厚,表层和芯部融合后出现―三峰泡孔结构‖,这种现象与温度引起的超细硅酸铝的重新分布有关。