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，共混體系的發泡行為和泡孔結構難以預測和精準調控，原因在于影響因素多，包括相形態、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，共混體系的相形態是影響發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，且已被證明會明顯影響發泡行為。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，體系通常經歷不同程度的退火過程，相形態發生改變，而體系的組成和界面張力保持不變。在這種情況下，相形態的改變如何影響體系的發泡行為仍然不明確。
針對該問題，寧波材料所高分子先進加工團隊選用聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯（PS/PMMA）共混物為研究對象，其既為經典不相容體系，又為常用的發泡體系，以熔融狀態下共混體系相分離為驅動和調控手段，可研究相形態的演化對體系發泡行為和發泡溫度窗口的影響。通過控制相分離時間，可調控共混體系相形態演化，進而研究其對體系發泡行為的影響。研究表明，PS/PMMA共混體系的泡孔結構與相形態演化密切相關。對于相區尺寸較小的樣品（如PS20/PMMA80, PS80/PMMA20），隨相形態演化，發泡樣品保持均勻泡孔結構。而對于具有雙連續結構的樣品或具有較大相區尺寸的海-島結構的樣品（如PS60/PMMA40），長時間的相形態演化對泡孔結構影響顯著。相區尺寸較大時，體系的異相成核作用減弱，均相成核作用相對增強，兩相各自的發泡特點逐漸顯現，導致體系出現各種非均勻的泡孔結構（如圖1）。
圖1 各個樣品經歷100min退火后發泡得到的泡孔結構
在此基礎之上，科研人員進一步研究了PS60/PMMA40體系相形態的演化對發泡窗口的影響。研究表明，發泡溫度下限對相形態演化不敏感；而當相區較大時，發泡溫度上限對較高的飽和壓力非常敏感，使得最高發泡溫度降低，這導致體系發泡溫度窗口變窄（如圖2）。
圖2 退火2min和100min的PS60/PMMA40樣品的發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對體系發泡行為影響的認識，更重要的是，提出了共混體系的發泡溫度窗口對相形態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泡行為和發泡窗口影響的決定作用。本文的研究結果發表在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基金（51603222）、浙江省公益技術應用研究計劃項目（LGG19E030003）和寧波市自然科學基金（2018A610033）的資助。
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