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微孔聚合物材料可在较少损失材料力学性能的前提下降低材料密度和用量，同时满足材料的轻质、高强度和功能性要求。微孔聚合物发泡材料疲劳寿命长，具有较好的韧性、热稳定性、能量吸收和绝缘性能，在汽车、家电、电子、建筑、包装、消费品工业及军事领域具有广阔的应用前景。对于同一种聚合物基体，泡孔结构是决定其力学性能的主要因素，因此研究微孔聚合物材料的泡孔结构调控技术具有重要意义。本文在参考了目前有关聚合物发泡材料泡孔结构调控技术的基础上，通过制备具有不同结构和功能的添加剂，针对聚苯乙烯(PS)和聚丙烯(PP)两种聚合物体系进行了泡孔结构调控技术研究，分析了添加剂的结构和性质对泡孔结构的调控作用机理。
本论文的主要研究内容及结果如下：
1.采用三种具有不同粒径的化学发泡剂，通过化学注塑发泡制备了PS和PP发泡材料，研究了发泡剂粒径对泡孔结构的调控作用。结果显示，发泡剂粒径越小，PS和PP发泡材料的平均泡孔尺寸越小，单位体积孔数量越高，通过改变化学发泡剂粒径可以调节泡孔尺寸和单位体积孔数量；较高熔体强度聚合物能够降低体系泡孔合并程度，从而降低泡孔尺寸，提高单位体积孔数量。
2.通过羧基功能化PS微球表面接枝技术，制备了表面含氨基脲的亚微米PS(SCPS)微球，分析了SCPS的形态、发泡功能及其在PS基中的分散。SEM显示微球形状规则，平均尺寸在300-900 nm范围；TG分析证明SCPS的气体产率约为35 ml/g，SCPS具有发泡功能；SEM证明通过熔融共混，SCPS微球能够均匀分散在PS基中；采用SCPS作为发泡剂制备了PS发泡材料，研究了SCPS对其泡孔结构的影响。发泡材料平均泡孔尺寸为25μm，单位体积孔数量为1.56×107cells/cm3，泡孔尺寸分布较窄，属于微孔材料范畴。
3.通过乳液聚合方法制备了POSS/PS纳米微球，并利用该微球与PS复合，通过化学发泡制备了POSS/PS纳米复合发泡材料，研究了纳米微球的结构形态、对体系流变行为的影响及其对PS泡孔结构的调控作用。TEM显示微球结构较为均一，平均尺寸约为35 nm；XRD分析显示POSS以分子水平存在于纳米微球中；POSS在0.03-0.15 wt％含量时对体系流变性能没有显著影响，其对泡孔结构的调控能力主要归功于成核作用：在含量较高(0.5 wt％)时，POSS提高了体系的弹性模量和损耗模量，抑制了发泡过程中的泡孔合并行为。POSS/PS纳米复合发泡材料的平均泡孔尺寸为15.16μm，单位体积泡孔数为1.28×108cells/cm3。
4.采用一步乳液聚合方法合成了亚微米热膨胀微球，研究了微球结构、热膨胀性能及相关影响因素。TEM显示微球尺寸在80-400 nm，结构较均一，链转移剂用量在0.7 wt％以上时微球具有单核胶囊化结构；SEM、TG和TMA分析证明膨胀后微球尺寸可达到原始尺寸的10-20倍，微球的热膨胀温度范围约为170-200℃，200℃之前微球内的异辛烷没有明显的扩散逸出；DVB含量达到7.4wt％，异辛烷含量为26.5 wt％时，微球具有较好的热膨胀性能；利用合成的微球通过熔融共混制备了超微孔PS，其微孔尺寸分布在150～400 nm范围，单位体积孔数量达到达到2.03×1012cells/cm3。
5.采用离子交换方法制备了OMMT，并通过化学注塑发泡制备了PP/OMMT纳米复合发泡材料，分析了OMMT在PP基中的分散及其对PP基的结晶行为、泡孔结构和力学性能的影响。XRD显示，含量在2-4 wt％时，OMMT在PP基中分散良好；OMMT含量为4wt％时，PP/OMMT复合发泡材料的平均泡孔尺寸为27.75μm，尺寸分布较窄，单位体积孔数量达到2.18×107cells/cm3，同时发泡材料的拉伸和抗冲击性能达到最佳，与发泡PP相比分别提高了13.2％和33.6％。DSC和DMA分析证明，OMMT与PP界面作用较强，促进了PP的结晶成核，提高了复合材料结晶温度、动态储能模量和损耗角正切值，从而提高了OMMT对发泡PP泡孔结构和力学性能的调控作用。