微通道结构塑料制品是指塑料制品内包含若干条微米级尺度中空通道类结构的聚合物制品。其中空微结构节约原材料,制品整体呈现孔隙度大、质轻、比表面积大、机械性能优良、化学性质稳定、功能多样化和加工低成本等特性,在微流控、生物医学、航空航天、检测和环境等领域具有重要的应用价值。论文针对塑料微通道的成型关键问题,开展微通道塑料管道(Micro Capillary Tube,MCT)结构的成型工艺和设备研究,同时开发了微通道塑料薄膜(Micro Capillary Film,MCF)制备微流控器件的应用和双氧水快速检测应用,扩充了塑料微纳成型加工的相关理论,具有重要的的科学意义和实用价值。主要研究内容和结果如下:1.提出了微通道塑料管道结构的概念,设计并搭建了一整套适用于成型加工微通道结构塑料管道MCT的成型工艺实验平台,包括机头箱体、连接体、注射针头部件、模芯、口模和鱼雷头分流器等多个关键部件;改进设计了挤出成型工艺装置中的辅助系统,包括冷却系统、注气系统和数据采集系统等。2.采用数值模拟、理论分析和实验相结合的方法,研究了不同成型工艺参数对MCT成型质量的影响规律,包括注气压力、熔融拉伸长度和牵引比三者对MCT样品尺寸的影响。发现了随着注气压力增大,MCT的截面尺寸都相应增大,不改变整体外部尺寸,而且注气压力会明显影响MCT微通道的形状;研究发现了微通道的成型面积与注气压力成截距为0的简单线性关系;发现了增大牵引速率会明显削弱注气压力带来的影响,揭示了牵引比扮演了更为决定性的角色;发现了熔融拉伸长度不影响横截面各尺寸的比例关系和截面的形状,仅改变绝对值大小;发现了牵引比的增大会减小MCT横截面各尺寸,同样不影响横截面的尺寸比例关系;提出了 MCT的简化牵引模型,理论推导后获得了挤出成型MCT的经验预测公式,且发现了牵引比大于10以后预测公式有更高的准确性。数值模拟结合理论分析了 MCT椭圆形微通道的成因,发现了微通道水平方向的速度梯度和离模膨胀比都要大于垂直方向。进一步揭示了不注气情况下MCT微通道的成型机理,空气通过注射针头自动夹带进入微通道,与聚合物本身材料特性与结构刚度一起协助形成最终的中空结构。3.以热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane,TPU)为原料制备了 MCF,提出基于MCF的快速原型法制备微流控器件。即采用TPU-MCF作为结构材料,结合激光切割技术和传统的密封材料,快速制造低成本、柔韧、有弹性的微流体设备的快速原型法。整个微流体制造过程不需要复杂的操作,从概念设计到实际工作模型仅需几分钟。探索了激光切割工艺参数对TPU-MCF切割质量的影响和密封材料对徽通道密封性能的影响;制备了 TPU-MCF蛇形混合器,成功实现了两种微流体的良好混合,并获得了入口流量比与混合颜色结果的关系;制备了基于两种微液滴生成原理的TPU-MCF微液滴生成器:T型通道法和流动聚焦法;研究了 T型通道法中流量比与液滴尺寸的关系,获得了两相流量比与两相长度比的良好线性关系(ε’=-0.678+3.15ε);同样研究了在流动聚焦法中流量比与液滴尺寸的关系,实现了用设备制备50μm至650μm左右的分散液滴或者液柱的功能;并揭示了两相流量比与分散相液滴呈现良好的线性关系(y=0.227ε),与两相长度比呈现指数关系比(ε’=0.8(1-e0.9ε)),为实际生产提供了依据。这一工作为微流控器件提供了一种简便、高效、低成本的制造方法。4.制备了以MCF为载体的双氧水快速检测试条,提出了基于MCF的新型检测方法。利用微通道塑料薄膜MCF的结构特点,首次开发了其在双氧水快速实时检测领域的应用。探索并结合淀粉糊化和冻干工艺,成功制备了两种不同检测方法的MCF双氧水检测试条,普通比色检测试条和四区域的显色分级检测试条。研究获得了两种试条对双氧水的检测能力,成功实现了利用普通比色检测试条检出0.02%到0.1%质量浓度的双氧水残留,试条的显色剂中碘化钾质量浓度为0.1%,淀粉质量浓度为10%,检测时间设为120s;同时基于四区域的显色分级检测试条,提出了一种新型的显色分级测试方法,将传统的主观比色法转化成了显色区域个数判断,并基于此成功实现了对0.02%到0.12%质量浓度双氧水残留的分级检测,在该四区域的显色分级检测试条中显色剂中碘化钾的浓度分别为1%、0.5%/0.2%和0.1%,淀粉浓度统一为10%,检测时间严格设定在45s,该试条适合于广泛推广在日常生活中实时检测场合的应用。