纳米粒子对微孔发泡聚合物泡孔形貌定量化调控机制研究

The cell morphology controllability of microporous foamed polymer is the bottleneck and major problem to achieve its industrial production and expand the application areas. This project proposes a theoretical method that adding nanoparticles to the microcellular foamed polymer molding process to control the cell morphology of microcellular foamed polymer. Firstly, the nanoparticles quantitative processing method is used to study the mechanism of action between the nanoparticles and the microcellular foaming process, and it provides theoretical support for the realization of the cell morphology controllability. Secondly, the regulative mechanism of the nanoparticles on the microporous structure morphology of the polymer is studied to establish the quantitative relationship between them, and the mechanism of action of the cell morphology is covered under the matix and process parameter coupling condition. Finally, the precise control of the microcellular foamed polymer molding process is surveyed under the action of nanoparticles to predict the material performance. This project is expected to realize the quantitative control of cell morphology of microcellular foamed polymer and provide the basic theoretical methods for the industrialization of microcellular foamed polymer.

微孔发泡聚合物的泡孔形貌可控性差是实现产业化生产和拓展应用领域的瓶颈与难点问题。针对此问题，本项目拟系统研究纳米粒子对微孔发泡聚合物泡孔形貌的定量化调控机制。首先，研究纳米粒子与微孔发泡过程的作用机理，探讨纳米粒子对聚合物分子链硬化反应的作用机制，揭示聚合物流变特性在纳米粒子作用下的变化规律；其次，研究纳米粒子对聚合物泡孔形貌调控机理，建立纳米粒子和聚合物泡孔形貌的定量关系，探讨泡孔形貌在基体本身和工艺参数耦合条件下的作用机制；最后，研究微孔发泡聚合物在纳米粒子作用下成型工艺的精确控制，实现材料的性能预测。本项目创新性地提出了纳米粒子定量化调控方法，有望实现纳米粒子对微孔发泡聚合物泡孔形貌的定量化控制。本项目成果将会推动泡孔形貌在纳米粒子作用下的可控性理论进一步完善，为微孔发泡聚合物产业化研究提供基础理论方法。

微孔发泡聚合物是一种迅速发展起来的新型发泡材料，因其具有质量轻、环境友好、渗透性好等优点，具有极其广阔的应用领域。但是从国内外微孔发泡聚合物应用现状看，尚存在泡孔形貌难控制、成型工艺不稳定、加入成核剂的量不易精确确定等关键共性问题，制约了其规模化生产和产业化推广，而国内该领域研究尚处于起步阶段。.本项目在纳米粒子对微孔发泡过程的作用机理、纳米粒子对聚合物泡孔形貌调控机理、纳米粒子作用下的成型工艺优化等方面进行了较为系统的研究：（1）纳米粒子微孔发泡聚合物成分配比研究。纳米粒子加入太多，容易团聚难以分散，降低微孔泡沫塑料的产品性能。加入太少，小于其溶解度极限时又起不到异相成核的作用。项目组探讨了纳米粒子与微孔发泡过程的作用机理，揭示了纳米粒子对聚合物分子流变特性作用机制。（2）纳米粒子作用下成型工艺优化。项目组研究了纳米粒子作用下成型工艺条件对聚合物基体本身性质的作用规律，揭示了成型工艺参数与泡孔形貌间的定量关系，实现成型工艺条件对微孔形貌结构的可控性。（3）纳米粒子微孔发泡聚合物性能测试与表征。项目组建立了纳米粒子和泡孔形貌间的定量关系，揭示了纳米粒子对微孔发泡聚合物泡孔形貌的影响机制，实现材料的性能预测。.发表或录用论文7篇，申请专利3项，其中两篇被顶级SCI检索期刊发表。培养博士后1名，博士研究生1名，硕士研究生6名。.本项目针对微孔发泡聚合物结构形貌可控性差的难点和瓶颈，将纳米技术引入到微孔发泡聚合物成型过程中，通过上述关键科学问题的研究，实现微孔发泡聚合物成型工艺的精确控制，为我国微孔发泡聚合物的产业化生产提供基础理论和技术支持。