聚合物共混是改善體系性能(néng)的一種(zhǒng)簡單、有效的手段。與單一聚合物體系相比，共混體系的發(fā)泡行爲和泡孔結構難以預測和精準調控，原因在于影響因素多，包括相形态、相界面(miàn)異相成(chéng)核、兩(liǎng)相粘彈性差異、CO2在兩(liǎng)相中的溶解度差異等。其中，共混體系的相形态是影響發(fā)泡行爲的一個重要因素。通過(guò)改變共混體系組成(chéng)或添加界面(miàn)相容劑等手段可以改變相形态，且已被(bèi)證明會明顯影響發(fā)泡行爲。對(duì)于前述手段，體系的組成(chéng)和界面(miàn)張力改變；而在聚合物加工過(guò)程中，體系通常經(jīng)曆不同程度的退火過(guò)程，相形态發(fā)生改變，而體系的組成(chéng)和界面(miàn)張力保持不變。在這(zhè)種(zhǒng)情況下，相形态的改變如何影響體系的發(fā)泡行爲仍然不明确。
針對(duì)該問題，甯波材料所高分子先進(jìn)加工團隊選用聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯（PS/PMMA）共混物爲研究對(duì)象，其既爲經(jīng)典不相容體系，又爲常用的發(fā)泡體系，以熔融狀态下共混體系相分離爲驅動和調控手段，可研究相形态的演化對(duì)體系發(fā)泡行爲和發(fā)泡溫度窗口的影響。通過(guò)控制相分離時間，可調控共混體系相形态演化，進(jìn)而研究其對(duì)體系發(fā)泡行爲的影響。研究表明，PS/PMMA共混體系的泡孔結構與相形态演化密切相關。對(duì)于相區尺寸較小的樣(yàng)品（如PS20/PMMA80, PS80/PMMA20），随相形态演化，發(fā)泡樣(yàng)品保持均勻泡孔結構。而對(duì)于具有雙連續結構的樣(yàng)品或具有較大相區尺寸的海-島結構的樣(yàng)品（如PS60/PMMA40），長(cháng)時間的相形态演化對(duì)泡孔結構影響顯著。相區尺寸較大時，體系的異相成(chéng)核作用減弱，均相成(chéng)核作用相對(duì)增強，兩(liǎng)相各自的發(fā)泡特點逐漸顯現，導緻體系出現各種(zhǒng)非均勻的泡孔結構（如圖1）。在此基礎之上，科研人員進(jìn)一步研究了PS60/PMMA40體系相形态的演化對(duì)發(fā)泡窗口的影響。研究表明，發(fā)泡溫度下限對(duì)相形态演化不敏感；而當相區較大時，發(fā)泡溫度上限對(duì)較高的飽和壓力非常敏感，使得最高發(fā)泡溫度降低，這(zhè)導緻體系發(fā)泡溫度窗口變窄（如圖2）。本研究不僅豐富了共混體系相形态對(duì)體系發(fā)泡行爲影響的認識，更重要的是，提出了共混體系的發(fā)泡溫度窗口對(duì)形态演化和飽和壓力的依賴性，同時，指出了兩(liǎng)相粘彈性差異對(duì)發(fā)泡行爲和發(fā)泡窗口影響的決定作用。本文的研究結果發(fā)表在Polymer, 2019, 166: 63-71和Journal of Applied Polymer Science, 2018, 135, 46704上。
本研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金（51603222）、浙江省公益技術應用研究計劃項目（LGG19E030003）和甯波市自然科學(xué)基金（2018A610033）的支持。
圖1 各個樣(yàng)品經(jīng)曆100min退火後(hòu)發(fā)泡得到的泡孔結構
圖2 退火2min和100min的PS60/PMMA40樣(yàng)品的發(fā)泡溫度窗口對(duì)飽和壓力的依賴性
（高分子事(shì)業部 龐永豔）
