不饱和聚酯树脂材料是指以不饱和聚酯树脂(Unsaturated polyester resin，UPR)为基体，在热或者引发剂的作用下，固化形成的一种热固性材料。UPR材料可在常温常压下固化成型，具有良好的工艺性能，在耐化学腐蚀，力学性能以及电性能等方面都具优良的性能，UPR材料已经在航天航空、海洋工程、交通运输等领域得到了广泛的应用，是一种涉及面非常广的多用途材料。目前UPR材料仍然以实心的树脂基体为主，在日益紧迫的石油能源危机中，研究低密度UPR材料并拓展它的应用愈加显得重要。本课题将废聚氨酯(Polyurethane，简称PU)泡沫作为轻质骨料填充发泡UPR制备满足标准表观密度≤0.3 g·cm-3，压缩强度≥0.5 MPa低密度UPR复合材料。　　本文依据热平衡发泡原理，选择碳酸氢钠(NaHCO3)、偶氮二甲酰胺(Azodicarbonamide，简称AC)、偶氮二异丁腈(Azodiisobutyronitrile AIBN)和4，4-氧代双苯磺酰肼（4，4-Oxybis benzene sulfonyl hydrazide简称OBSH）组成不同吸、放热秩序的热平衡复合发泡剂发泡UPR。采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)方法和力学性能测试对热平衡条件下不同吸、放秩序的发泡机制进行分析。实验结果表明:热平衡发泡原理适用于制备发泡UPR。其中，先吸后放热平衡复合发泡剂控制了树脂凝胶初始释放的热量，有利于复合发泡剂分解的气体分子稳定溶解在树脂胶液中;后续放热产生的热点有利于吸热发泡剂产生的气体分子向它聚集并形成气泡核，最终成为泡孔孔径小且分布均匀的结构，优于先放后吸和同时吸放热的热平衡复合发泡剂的发泡效果。由AC/NaHCO3质量比为6∶4组成的热平衡发泡剂，制得的发泡UPR的表观密度为0.546 g·cm-3，压缩强度为13.73 MPa，比压缩强度达到25.15 MPa/g·cm-3。通过调整成型温度、凝胶时间、固化时间和成型来确定发泡UPR材料最佳的成型工艺，实验结果表明:成型温度为180℃、UPR胶液的凝胶时间为180s、固化时间为20 min以及成型压力为1.0 MPa，制得的发泡UPR材料性能为表观密度达到0.501 g·cm-3，压缩强度为13.19 MPa，比压缩强度为26.32 MPa/g·cm-3。　　在应用热平衡复合发泡剂发泡UPR基础上，将废UPR粉体（Wasteunsaturated polyester resin powder，简称WUPRP）应用于发泡UPR成核剂，与无机成核剂碳酸钙(CaCO3)、蒙脱土(Montmorillonite，简称MT)和有机成核剂柠檬酸（Citric acid monohydrate，简称CAM）、二亚硝基五亚甲基四胺（Dinitrosopentamethylene tetraamine，简称H）成核剂，通过比较发泡UPR表观密度、闭孔率和压缩强度的变化结合微观分析比较成核剂对发泡UPR基体中泡孔密度、泡孔形态以及泡孔分布的影响。实验结果表明:WUPRP成核剂掺量为4 g/100g树脂时，发泡UPR材料的表观密度为0.406 g·cm-3，压缩强度为12.34 MPa，闭孔率为85.1％，比压缩强度也达到最佳的30.31 MPa/g·cm-3，与未添加成核剂发泡UPR材料的表观密度0.501 g·cm-3相比，加入WUPRP成核剂制得的发泡UPR材料的表观密度降低了19.1％，闭孔率提高了7.5％，比压缩强度提高了15.12％。通过力学性能分析结合SEM的分析表明:WUPRP可以用于制备发泡UPR材料的成核剂，用WUPRP作为成核剂比CaCO3、成核剂蒙脱土和有机成核剂柠檬酸、成核剂H产生小的平均泡孔尺寸，以及产生均匀的泡孔结构，当加入WUPRP作为成核剂时，一方面WUPRP中含有甲基基团，甲基基团能够从本质上降低体系的表面能，为体系提供低的表面张力，WUPRP加入由于UPR胶液的表面张力的降低会减小了成核反应能，使得过饱和气体易于由此离析而形成气泡核，另一方面WUPRP与无机成核剂CaCO3相似的形貌，都具有不规则形貌，有利于形成小泡孔尺度、泡孔分布均匀的发泡UPR材料。　　在制得发泡UPR基础上将废PU泡沫作为轻质骨料填充制备满足表观密度≤0.3 g·cm-3，压缩强度≥0.5 MPa低密度UPR复合材料，采用不同粒径和不同掺量的废PU泡沫填充发泡UPR基体中，通过比较低密度UPR复合材料表观密度、闭孔率、压缩强度和比压缩强度的变化，实验结果表明:实验表明四种粒径废PU泡沫填充UPR制得轻质UPR材料，废PU泡沫最大掺量为40％，不同粒径废PU泡沫填充UPR制得表观密度为0.610 g·cm-3、0.617 g·cm-3、0.633 g·cm-3和0.655 g·cm-3，废PU泡沫掺量的增加使得树脂的含量的降低，有利于形成轻质UPR材料，压缩强度为14.85 MPa、14.97MPa、15.30 MPa和15.65MPa，材料的压缩强度降低了32.3％、31.9％、30.8％和30.5％;这是由于废PU泡沫的加入使得树脂基体内引入了孔隙，材料受压力载荷时承受力的面积减小使得废PU泡沫填充UPR材料的压缩强度的降低随着粒径的减小，废PU泡沫填充UPR材料的表观密度由0.610 g·cm-3增加到0.655 g·cm-3，表观密度增加了7.4％。　　通过改变热平衡复合发泡剂的含量制备低密度UPR复合材料，当热平衡复合发泡剂的含量为1.2 g、废PU泡沫掺量为40％时，废PU泡沫填充发泡UPR基体制备低密度UPR复合材料最佳表观密度为0.189 g·cm-3、0.206 g·cm-3、0.230g·cm-3和0.249 g·cm-3，与实心UPR的表观密度1.173 g·cm-3相比，低密度UPR复合材料的表观密度降低了83.9％、82.4％、80.4％和78.8％，与发泡UPR的表观密度0.406 g·cm-3相比，低密度UPR复合材料的表观密度降低了53.4％、49.3％、43.3％和38.7％，与废PU泡沫填充UPR的表观密度0.610 g·cm-3相比，低密度UPR复合材料的表观密度降低了69.1％、64.8％、62.3％和59.1％。这是由于废PU泡沫作为轻质骨料与发泡剂分解产生的气体、UPR基体组成的三相复合材料，废PU泡沫作为轻质骨料加入到发泡的UPR基体中可以进一步降低材料的表观密度。