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微孔聚合物（Microcellular polymers）是指泡孔尺寸为10μm左右、泡孔密度为109-1012个/cm3且泡孔分布均匀的新型泡沫材料。与未发泡及常规聚合物泡沫材料相比,微孔聚合物具有轻质高强、冲击强度高、疲劳寿命长、热稳定性好、导热系数和介电常数低等优异性能,在航空航天轻质结构材料、微电子封装材料、汽车工业零部件和绝缘材料等高新技术领域具有非常重要的应用价值,被誉为“21世纪的新型材料”。近年来,微孔聚合物及其制备技术、泡孔成核及增长机理、微观结构与宏观性能的研究成为聚合物材料及其成型加工领域的研究热点。但现有研究主要集中于聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等通用聚合物,缺乏对高性能热塑性聚合物及其增强、共混体系的微孔发泡研究。本文以无定形聚碳酸酯（PC）、结晶性聚苯硫醚（PPS）和玻纤增强聚苯硫醚（PPS/GF）复合材料、结晶性聚苯硫醚/无定形聚醚砜（PPS/PES）和结晶性聚苯硫醚/结晶性聚醚醚酮（PPS/PEEK）共混物为研究对象,通过双螺杆熔融共混挤出法制备了纯聚合物、不同比例的PPS/GF复合材料及PPS/PES、PPS/PEEK共混物片材,并以超临界CO2（SC-CO2）为物理发泡剂,采用固态间歇发泡技术制备高性能聚合物微孔材料。通过旋转流变考察纤维含量和共混比例对复合材料与共混物流变性能的影响,通过DSC和XRD分析热性能和结晶行为,通过SEM研究加工条件、微观结构形态对微孔发泡行为及泡孔结构的影响,并对微孔发泡前后聚合物的拉伸、压缩、冲击、动态力学和介电等性能进行了对比分析。论文对于多相/多组分高性能热塑性聚合物的微孔发泡及其结构与性能的关系具有重要的理论意义和应用价值。论文取得如下研究结果:（1）PC中溶解的CO2气体对聚合物有明显的增塑作用,使体系的玻璃化转变温度和发泡温度降低,Cha-Yoon模型能有效地预测PC/CO2体系的玻璃化转变温度。在气体饱和阶段通过一次卸压法和两次卸压法分别制得具有单峰和双峰泡孔尺寸分布的PC微孔材料,通过气泡核临界半径理论阐述了双峰PC微孔材料的制备机理。控制发泡温度为160°C时,可制得含有致密纳米孔结构的三峰PC微孔材料,纳米孔结构的形成机理可归结为局部应力诱导成核的结果,即大泡孔在膨胀过程中形成局部拉伸应力,使气泡核形成的临界半径和自由能垒降低。相对密度和泡孔尺寸分布对PC微孔材料的宏观性能有显著的影响。随着相对密度增大,微孔材料的压缩强度、压缩模量、储能模量和损耗模量增大。双峰PC微孔材料与单峰PC微孔材料相比具有更高的拉伸、压缩和动态力学性能。Gibson-Ashby理论模型在较低相对密度（<0.45）下能够准确地模拟单峰PC微孔材料压缩性能。微孔材料的介电性能只与材料的总孔隙率有关,而与微观泡孔结构如泡孔尺寸与分布、泡孔密度等无关。Maxwell-Garnett-spheres模型能够很好地模拟微孔材料的介电常数与孔隙率之间的关系。（2）结晶和GF的存在改变了PPS基体中的气体扩散路径,使气体扩散速率和溶解度降低。通过调节纤维含量和加工条件能够可控制备具有不同微观结构和相对密度的轻质PPS/GF复合微孔材料。当发泡温度高于PPS的冷结晶温度（125°C）时,PPS/GF复合材料中纤维表面形成的横晶结构能够诱导异相泡孔成核产生致密的泡孔结构,形成由原有晶体、发泡过程中形成的球晶和横晶诱导异相泡孔成核的三峰泡孔分布复合微孔材料。将熔融挤出并自然冷却的纯PPS在300°C压机上热处理10 min后经过快速淬火,发泡可制得超低介电PPS纳米孔材料。当孔隙率为0.79时,纳米孔材料的介电常数降低到1.33。微孔发泡后纯PPS及PPS/GF复合材料较发泡前均具有更高的比拉伸强度、断裂延伸率和冲击强度。与纯PPS相比,PPS/GF复合微孔材料具有更高的储能模量、损耗模量和更宽的玻璃化温度转变区间。（3）采用熔融共混挤出法制得质量配比为10:0、8:2、6:4、5:5、4:6、2:8和0:10的结晶性/无定形PPS/PES共混物片材。PPS组分有利于提高共混物的熔体流变性,无定形PES组分有利于提高共混物的拉伸强度、断裂延伸率和冲击强度。随着PES含量的提高,PPS/PES共混物由单连续相结构转变为双连续相结构,CO2气体扩散速率和气体饱和浓度增大。PPS/PES共混物的解吸动力学符合Fickian扩散理论。共混比例、相态结构、结晶度、气体浓度和发泡条件是影响PPS/PES共混物微孔发泡行为的重要因素。通过调控这些因素制得具有不同微观泡孔结构的PPS/PES共混物微孔材料。微孔发泡后PPS/PES共混物的比拉伸强度、断裂延伸率和冲击强度均增大,介电常数降低。共混比例对动态力学性能有重要的影响,微孔发泡后纯PPS由于进一步结晶使储能模量增大,其他共混物和纯PES的储能模量和损耗因子均降低。（4）采用熔融共混挤出法制得质量配比为10:0、8:2、5:5、2:8和0:10的结晶性/结晶性PPS/PEEK共混物片材。将PPS和PEEK共混使共混物兼具PPS优良的熔体流变性和PEEK突出的热稳定性和力学性能,并使共混物的结晶度提高。共混比例、结晶度和饱和条件是影响CO2扩散速率和溶解度的重要因素。随着PEEK含量及饱和压力增大,共混物中的气体饱和浓度逐渐增大,PPS/PEEK（5:5）的结晶度较高使气体扩散系数降低。超临界CO2饱和PPS/PEEK共混物在升温过程中出现双冷结晶峰现象,其中温度较低的冷结晶峰主要由气体诱导结晶引起,温度较高的冷结晶峰主要由热诱导结晶引起。共混拓宽了发泡体系的发泡温度区间,PPS相与PEEK相中的晶体结构、相界面、不同的基体强度及气体溶解度使微孔材料中形成尺寸更小、密度更大的多级泡孔结构。加工条件如饱和压力、发泡温度和发泡时间也是影响微孔材料泡孔尺寸与分布、泡孔密度的重要因素。微孔发泡使PPS/PEEK共混物的结晶度、比拉伸强度和冲击强度增大,并使储能模量、损耗因子和介电常数降低。