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聚烯烃微发泡结构材料具有优异的性能和广阔的应用前景,聚烯烃注塑微发泡成型相比于传统的注塑成型具有减少聚合物材料使用量、提高制品尺寸稳定性和低注塑压力等优点,在工业界和学术界中引起了广泛的研究兴趣。众所周知,力学性能是聚烯烃微孔发泡结构材料使用的主要性能指标,而聚烯烃微孔发泡结构材料的力学性能主要决定于微孔的形态、直径、密度、分布及材料的组成和结构。加入纳米无机粒子和纤维制备聚烯烃微孔发泡结构材料并控制微孔形态、直径、密度和分布的研究已比较深入,但弹性体加入制备高韧性聚烯烃微孔发泡结构材料并对其发泡行为和力学性能的研究较少,尤其是微孔快速长大过程中形成的泡孔壁微观取向结构对力学性能的影响和增韧机理的研究很少有报道。因此,弹性体对聚烯烃微孔发泡结构材料发泡行为的影响及泡孔壁微观取向结构的增韧机理有待深入研究。本文利用注塑成型体积可控装备制备聚烯烃微孔发泡结构材料,分析聚烯烃微孔发泡结构材料冲击断裂形貌与冲击性能的关系,利用刻蚀技术分析取向微观结构的取向行为及取向结构与力学性能的关系,从而进一步研究取向微观结构与冲击强度的关系,得到取向微观结构增韧机理。因此,本论文主要研究内容为以下三个方面:(1)采用熔融共混改性制备聚丙烯/粉末橡胶微孔发泡结构材料,利用化学刻法和SEM观察橡胶粒子的分散行为,考察橡胶粒子及PP-g-MAH相容剂对发泡行为以及力学性能的影响,探究橡胶粒子对聚丙烯微孔发泡结构材料的增韧机理。(2)选用两种弹性体和高密度聚乙烯(HDPE)制备高韧性聚丙烯/弹性体微孔发泡结构材料,研究弹性体对其发泡行为及力学性能的影响。(3)利用不同的刻蚀方法研究聚丙烯(PP)基体、乙烯-辛烯弹性体(POE)和HDPE在微孔发泡结构材料中微观结构,分析泡孔壁的微观取向结构带来的力学性能变化,并探究了PP/HDPE/POE复合材料在不同温度下冲击性能与断裂形貌的关系,深入研究泡孔壁微观取向结构对冲击强度的影响机理。结果表明:(1)粉末橡胶CNBR和NBR可以显著改善微孔发泡聚丙烯材料的泡孔结构,降低泡孔直径,增加泡孔密度,提高微孔发泡聚丙烯结构材料的缺口冲击强度;相容剂PP-g-MAH可以改善粉末橡胶在PP基体中的分散性,提高PP基体的结晶起始温度,可制得泡孔结构更均匀细化的聚丙烯微发泡结构材料,并可进一步提高微发泡聚丙烯材料的冲击韧性。(2)弹性体的加入可以改善微发泡聚丙烯复合材料的泡孔结构,且可以显著提高聚丙烯复合材料的冲击强度,2095弹性体和POE弹性体对聚丙烯复合材料的增韧效果最佳;在聚丙烯/弹性体复合材料中加入适量HDPE可协同增韧大幅度提升复合材料的韧性,当PP/HDPE/2095和PP/HDPE/POE质量比为50/30/20时,其微孔发泡材料的缺口冲击强度比纯PPT30S微发泡材料分别高5.38倍和5.63倍。(3)在泡孔快速长大的过程中,POE弹性体在泡孔壁仍然呈小颗粒分布,而基体PP和HDPE沿泡孔壁可取向分别形成独特的微观结构——微纤和平面二维片状取向结构。(4)沿泡孔壁取向的基体PP和HDPE生成微纤和平面二维片状取向结构使得PP/POE和PP/HDPE/POE微孔发泡结构材料的拉伸屈服点向低应变移动,随着POE含量的增加PP/POE微孔发泡结构材料的拉伸强度、杨氏模量、弯曲强度和弯曲模量降低的速度低于其未发泡材料;此外,在一定条件下为脆性的聚烯烃材料,微孔发泡后其缺口冲击强度高于未发泡材料。