热塑性聚氨酯(Thermoplasticpolyurethane,TPU)是一种由软段和硬段组成的嵌段式共聚物。TPU具有高弹性、高强度和韧性、优异的生物相容性等优点,广泛的应用于鞋材、建筑、医疗等领域。TPU微孔泡沫因具有良好的回弹性、减重、消音隔热、减震吸能等独特优点而被广泛应用。超临界二氧化碳(ScCO2)发泡法是一种绿色环保,无毒,工艺简单的发泡方法。TPU泡沫的制备工艺根据温度控制的不同可分为升温发泡法和降温发泡法。然而目前关于TPU在这两种发泡方法中发泡行为的研究却很少。软段类型影响着TPU的强度和韧性,然而几乎没有文献研究软段类型对TPU泡沫发泡行为及力学性能的影响。此外,循环压缩性能作为表征泡沫材料强度和弹性的重要指标,缺乏对其影响因素的综合性研究。梯度多孔材料因其独特的泡孔结构而具有很多特殊的性能,如吸音、电磁屏蔽等,但其制备工艺却非常复杂,缺乏一种简便可行的工艺来实现梯度泡孔的可调控性。本文针对以上不足,研究了以下主要内容。首先,本文使用ScCO2作为发泡剂,在升温发泡法和降温发泡法的不同条件下制备了三种不同软段类型的TPU泡沫,并利用扫描电镜观察分析了其泡孔结构,研究了不同软段类型TPU泡沫的发泡倍率、孔径均值和泡孔密度随温度和压力的变化规律。研究表明,泡沫的发泡倍率主要是由温度决定的,而泡沫的泡孔尺寸和形核密度主要是由CO2压力决定的。相同条件下,聚已内脂型TPU泡沫的泡孔均值最小,聚醚型TPU泡沫的泡孔均值最大。而且,泡沫在降温发泡法中比在升温发泡法中的最佳饱和温度低约300C。此外,聚碳酸酯型TPU泡沫所需的发泡温度明显高于其他两种TPU泡沫。其次,本文使用单一变量法,分别研究了材料种类、泡孔尺寸、发泡方法以及发泡倍率对泡沫循环压缩力学性能的影响。结果表明,所有的TPU泡沫均表现出极好的弹性。泡沫的强度随着发泡倍率的增加而显著下降。但是随着发泡倍率增加,泡沫的回弹性变好。而且,在相同的条件下,聚已内脂型TPU泡沫具有最好的回弹性。聚碳酸酯型TPU泡沫具有最佳的压缩力学性能,但其弹性较差。此外,使用降温发泡法制备的TPU泡沫样品具有更好的压缩机械性能;泡孔均值越小,泡沫的压缩力学性能越好;泡孔均值越大,泡沫的弹性越好。最后,本文提出一种使用梯度加压来制备梯度孔泡沫的方法。即在5MPa压力下达到聚合物-气体均相体系,在温度不变的情况下,将压力调至15MPa,从而在聚合物内部形成CO2的浓度差,然后在此情况下泄压发泡。在第二次加压的不同时间下(1-8min),得到了一系列不同孔径大小和梯度厚度的梯度孔泡沫。结果表明,第二次加压的时间在1-6min内,泡沫表现出明显的梯度孔结构。随着高压渗透的时间增长,中间大孔的区域面积逐渐变小,而且大孔的尺寸先逐渐增大后逐渐变小。通过上述研究,本文在不同发泡方法的不同工艺参数下制备了三种不同软段类型的TPU泡沫,从而实现了对TPU泡沫泡孔结构的可调控性。系统的研究了影响泡沫材料循环压缩力学性能的因素,为进一步的改进提高材料的力学性能提供了经验和方向。还提出一种方便可行的制备梯度孔泡沫的方法,并实现了梯度孔密度和梯度范围的可调控性。最终为TPU的应用领域扩展提供了有价值的理论指导。