微孔发泡材料由于其较大的减重量和较好的综合性能被广泛的应用于我们生活中的各个方面。而微孔聚合物的综合性能取决于其泡孔结构,泡孔结构又是由微孔形成长大的演化过程决定的,因此为了获得高品质的微孔发泡制品,对微孔发泡过程的表征和机理方面的研究至关重要。目前关于发泡过程方面的研究主要集中在成型工艺参数、添加剂、熔体特性等对发泡过程的影响等方面,通过始态和终态泡孔形态的表征研究其发泡行为,而动态表征和定量描述树脂的迁移和拉伸会对泡孔的形态产生影响报道较少。本文建立了泡孔长大过程中树脂迁移范围、分子链拉伸程度数学模型,然后通过实际注塑和自由发泡两种发泡方式下相邻两个泡孔的变形行为的静态、动态表征、泡孔周围不同特性纤维的旋转和变形现象的示踪,验证泡孔长大对周围树脂的影响范围模型和树脂的环向拉伸模型正确性,进一步探明聚合物发泡材料泡孔形成、长大、变形内在规律,为制备高品质微孔发泡聚烯烃材料提供理论指导。具体结论如下:(1)建立了泡孔长大过程中对孔周围树脂影响的数学模型:其中泡孔壁外第n.层树脂的壳层厚度为△ rn= rn+1-rn=(3n+1-3n)r。该模型表明随着泡孔的不断长大,泡孔边缘树脂在一层层的向外推,在推出树脂体积相同的情况下,由内至外,壳层的厚度依次减小,最外层区域树脂受影响的区域最小,影响作用最弱,从而可以定量推算出不同尺寸的泡孔影响区域;通过径向迁移数学模型可以定量推算出泡孔长大对孔周围树脂环向拉伸程度的数学模型,该模型表明当泡孔内的树脂被完全推出到泡孔壁外最近区域中时,离泡孔中心越近部位的树脂分子链受环向拉伸作用越强。对比泡孔壁外不同层树脂的环向拉伸和径向迁移可得,离泡孔越近层的树脂分子链受环向拉伸作用越强。(2)建立了泡孔长大变形的数学模型,当△ rn=k时,则从泡孔中心到泡孔壁外第n层外边缘为泡孔对其周围树脂变形影响区,其大小为:r*=rn+1=(3n+1)r。对于相邻两个泡孔的发泡过程,定义r1*+r2*=L为两泡孔变形的临界点。当r1*+ r2*<L时,两泡孔相聚较远,相邻两泡在长大时对周围独自树脂的影响没有相互重叠,相邻泡孔将会独自继续长大,继续对独自周围树脂产生环向拉伸和径向迁移,泡孔成规则的球体,泡孔也不会发生变形。当r1+ r2*≥ L时,两泡孔相聚较近,相邻两泡对周围树脂影响区相互重叠及相邻两泡孔周围树脂径向迁移过程中相互挤压时,泡孔通过周围树脂环向拉伸作用适应径向挤压产生的变形。随着泡孔的不断长大,两泡孔周围树脂影响区重叠区越大,径向迁移过程中相互挤压作用越大,环向拉伸越来越严重,最终也导致泡孔的变形越来越大。(3)对于CF示踪PS材料的发泡过程中,当CF的近泡孔端与泡孔中心之间的距离均大于泡孔壁外树脂分子链的变形区时,CF不会随着泡孔的长大发生旋转或迁移;当 CF的近泡孔端与泡孔中心之间的距离小于泡孔壁外树脂分子链的变形区时,分子链会发生变形,且当纤维两端径向迁移和环向拉伸作用程度不一样时,CF会随之发生旋转或迁移。光镜模拟可视化发泡过程和实际注塑发泡过程呈现出类似的规律,都较好的证明了泡孔长大对周围树脂的影响范围模型和树脂的环向拉伸模型。(4)对于AF示踪PS材料的发泡过程中,当泡孔处于AF端头且AF处于泡孔壁外树脂分子链的变形区之外时,泡孔不变形;当AF处于泡孔壁外树脂分子链的变形区内时,泡孔会变形。泡孔长大过程中,由于纤维较长,纤维与树脂的作用力较大泡孔对纤维局部分子链的拉伸和迁移带动不会整条纤维的迁移或变形,泡孔只能通过变形来适应纤维的形状。当泡孔处于AF端头且AF处于泡孔壁外树脂分子链的变形区之内时,泡孔其周围树脂的径向迁移和环向拉伸作用会带动端部纤维的迁移和拉伸,最终导致纤维围绕泡孔壁周长方向开始卷曲变形。光镜模拟可视化发泡过程和实际注塑发泡过程呈现出类似的规律,都较好的证明了泡孔长大对周围树脂的影响范围模型和树脂的环向拉伸模型。