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  聚合物共混是改善體系性能的一種簡單、有效的手段。與單一聚合物體系相比，共混體系的發(fā)泡行為和泡孔結(jié)構(gòu)難以預(yù)測和精準(zhǔn)調(diào)控，原因在于影響因素多，包括相形態(tài)、相界面異相成核、兩相粘彈性差異、CO2在兩相中的溶解度差異等。其中，共混體系的相形態(tài)是影響發(fā)泡行為的一個重要因素。通過改變共混體系組成或添加界面相容劑等手段可以改變相形態(tài)，且已被證明會明顯影響發(fā)泡行為。對于前述手段，體系的組成或界面張力改變；而在聚合物加工過程中，體系通常經(jīng)歷不同程度的退火過程，相形態(tài)發(fā)生改變，而體系的組成和界面張力保持不變。在這種情況下，相形態(tài)的改變?nèi)绾斡绊戵w系的發(fā)泡行為仍然不明確。

  針對該問題，寧波材料所高分子先進(jìn)加工團(tuán)隊選用聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯（PS/PMMA）共混物為研究對象，其既為經(jīng)典不相容體系，又為常用的發(fā)泡體系，以熔融狀態(tài)下共混體系相分離為驅(qū)動和調(diào)控手段，可研究相形態(tài)的演化對體系發(fā)泡行為和發(fā)泡溫度窗口的影響。通過控制相分離時間，可調(diào)控共混體系相形態(tài)演化，進(jìn)而研究其對體系發(fā)泡行為的影響。研究表明，PS/PMMA共混體系的泡孔結(jié)構(gòu)與相形態(tài)演化密切相關(guān)。對于相區(qū)尺寸較小的樣品（如PS20/PMMA80, PS80/PMMA20），隨相形態(tài)演化，發(fā)泡樣品保持均勻泡孔結(jié)構(gòu)。而對于具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的樣品或具有較大相區(qū)尺寸的海-島結(jié)構(gòu)的樣品（如PS60/PMMA40），長時間的相形態(tài)演化對泡孔結(jié)構(gòu)影響顯著。相區(qū)尺寸較大時，體系的異相成核作用減弱，均相成核作用相對增強，兩相各自的發(fā)泡特點逐漸顯現(xiàn)，導(dǎo)致體系出現(xiàn)各種非均勻的泡孔結(jié)構(gòu)（如圖1）。

圖1 各個樣品經(jīng)歷100min退火后發(fā)泡得到的泡孔結(jié)構(gòu)

  在此基礎(chǔ)之上，科研人員進(jìn)一步研究了PS60/PMMA40體系相形態(tài)的演化對發(fā)泡窗口的影響。研究表明，發(fā)泡溫度下限對相形態(tài)演化不敏感；而當(dāng)相區(qū)較大時，發(fā)泡溫度上限對較高的飽和壓力非常敏感，使得最高發(fā)泡溫度降低，這導(dǎo)致體系發(fā)泡溫度窗口變窄（如圖2）。

圖2 退火2min和100min的PS60/PMMA40樣品的發(fā)泡溫度窗口對飽和壓力的依賴性

  本研究不僅豐富了共混體系相形態(tài)對體系發(fā)泡行為影響的認(rèn)識，更重要的是，提出了共混體系的發(fā)泡溫度窗口對相形態(tài)演化和飽和壓力的依賴性，同時，指出了兩相粘彈性差異對發(fā)泡行為和發(fā)泡窗口影響的決定作用。本文的研究結(jié)果發(fā)表在Polymer, 2019, 166: 63-71和Journal of Applied Polymer Science, 2018, 135, 46704上。

  本研究獲得了國家自然科學(xué)基金（51603222）、浙江省公益技術(shù)應(yīng)用研究計劃項目（LGG19E030003）和寧波市自然科學(xué)基金（2018A610033）的資助。

  論文鏈接：

  https://doi.org/10.1016/j.polymer.2019.01.050

  https://doi.org/10.1002/app.46704