聚合物气熔混合体系挤出流变与泡孔形态演变研究

在超临界气体挤出成型加工微孔塑料时，机头内聚合物气熔混合体系的流变行为和泡孔形态演变对挤出成型最终制品的微孔质量产生重要影响。本项目采用可视化挤出机头，辅以可平行移动的Mie散射光子计数测量系统，实现在线观测机头内聚合物气熔混合体系流变性能与微孔形态演变过程，并定量获得发泡机头内聚合物气熔混合体系的真实流动和泡孔形态信息。通过系统开展聚合物熔体/超临界气体均相体系以及聚合物/气泡两相体系流变性能的实验与理论研究，探明泡孔形态对聚合物熔体/气泡两相体系流变性能的影响规律，构建聚合物熔体/气泡两相体系本构方程，并定量描述泡孔微观形态与熔体粘度的关系，修正和表征聚合物气熔混合体系的粘度理论模型。项目成果有助于探明加工工艺参数、聚合物气熔混合体系粘度和泡孔形态之间的关系，解决"挤出成型微孔塑料时泡孔大小和密度难以控制"的难题，为制备获得理想的微孔塑料提供理论指导，因而具有重要的科学与现实意义。

在超临界气体挤出成型加工微孔塑料时，机头内聚合物气熔混合体系的流变行为和泡孔形态演变对挤出成型最终制品的微孔质量产生重要影响。本项目通过构建超临界气体辅助聚合物微孔发泡挤出可视化实验平台及其在线观测系统，可定量获得发泡机头内聚合物气熔混合体系的真实流动和泡孔形态信息，实现了机头内聚合物气熔混合体系流变性能与微孔形态演变过程的在线观测，为提高超临界气体辅助聚合物微孔发泡挤出成型最终制品质量提供了新的研究方法和手段。本项目利用自行研制的聚合物微孔发泡可视化实验平台及其在线观测系统，在超临界气体辅助聚合物微孔发泡挤出实验研究、聚合物气熔混合体系流变性能与泡孔形态关系的研究、聚合物气熔混合体系微孔挤出发泡成核理论研究、聚合物熔体/气泡两相体系的流变机理对微孔发泡过程控制的可视化研究等方面开展了大量实验和理论分析工作，取得良好的工作进展。在同步在线监测聚合物微孔挤出发泡成核及长大的装置与方法、超临界气体微孔塑料挤出螺杆和模头设计、超临界气体微孔塑料挤出时机头口模内成核、长大和破碎机理、不同加工工艺条件对PS等不同聚合物体系的气熔混合物挤出时的流变行为和泡孔形态演变过程及其对制品结构性能的影响等方面取得了一些重要研究结果。项目成果对采用超临界气体辅助聚合物微孔发泡挤出成型制备高性能聚合物微孔材料的科学实践和实际生产，具有重要的基础理论和应用指导意义。相关研究成果在RSC Advances、Industrial & Engineering Chemistry Research、Polymer Engineering and Science、Materials Letters、Journal of Applied Polymer Science、Journal of Supercritical Fluids、ACS Applied Materials & Interfaces、Polymer、Journal of Cellular Plastics、Materials and Design、Journal of Materials Research等学术期刊上共发表SCI论文20余篇，在国内外学术会议上发表口头报告15次，并申请相关中国专利8项。