聚合物共混是改善体系性能的一种简单、有效的手段。与单一聚合物体系相比，共混体系的发泡行为和泡孔结构难以预测和精准调控，原因在于影响因素多，包括相形态、相界面异相成核、两相粘弹性差异、CO2在两相中的溶解度差异等。其中，共混体系的相形态是影响发泡行为的一个重要因素。通过改变共混体系组成或添加界面相容剂等手段可以改变相形态，且已被证明明显影响发泡行为。对于前述手段，体系的组成和界面张力改变；而在聚合物加工过程中，体系通常经历不同程度的退火过程，相形态发生改变，而体系的组成和界面张力保持不变。在这种情况下，相形态的改变如何影响体系的发泡行为仍然不明确。
针对该问题，宁波材料所高分子先进加工团队选用聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯（PS/PMMA）共混物为研究对象，其既为经典不相容体系，又为常用的发泡体系，通过熔融状态下共混体系相分离为驱动和调控手段，研究相形态的演化对体系发泡行为和发泡温度窗口的影响。通过控制相分离时间，可以调控共混体系相形态演化，进而研究其对体系发泡行为的影响。研究表明，PS/PMMA共混体系的泡孔结构与相形态演化密切相关。对于相区尺寸较小的样品（如PS20/PMMA80, PS80/PMMA20），随相形态演化，发泡样品保持均匀泡孔结构。而对于具有双连续结构的样品或具有较大相区尺寸的海-岛结构的样品（如PS60/PMMA40），长时间的相形态演化对泡孔结构影响显著。相区尺寸较大时，体系的异相成核作用减弱，均相成核作用相对增强，两相各自的发泡特点逐渐显现，导致体系出现各种非均匀的泡孔结构（图1）。在此基础之上，科研人员进一步研究了PS60/PMMA40体系相形态的演化对发泡窗口的影响。研究表明，发泡温度下限对相形态演化不敏感；而当相区较大时，发泡温度上限对较高的饱和压力非常敏感，使得最高发泡温度降低，这导致体系发泡温度窗口变窄（图2）。本研究不光丰富了共混体系相形态对体系发泡行为影响的认识，更重要的是，提出了共混体系的发泡温度窗口对形态演化和饱和压力的依赖性，同时，指出了两相粘弹性差异对发泡行为和发泡窗口影响的决定作用。本文的研究结果发表在Polymer, 2019, 166: 63-71和Journal of Applied Polymer Science, 2018, 135, 46704上。
本研究获得了国家自然科学基金（51603222）、浙江省公益技术应用研究计划项目（LGG19E030003）和宁波市自然科学基金（2018A610033）的支持。
图2. 退火2min和100min的PS60/PMMA40样品的发泡温度窗口对饱和压力的依赖性
（高分子事业部，庞永艳）