聚丙烯的分子结构特征使其具备优异的综合性能,是制备高性能发泡复合材料的理想树脂基体。目前发泡聚丙烯的研究主要集中于超临界CO2发泡,此法存在对聚丙烯树脂基体熔体强度要求高、泡孔粒径分布不均以及制备成本较高等问题。热膨胀微球发泡是一种新的塑料发泡方法,但目前对碳纤维增强热膨胀微球发泡聚丙烯的制备缺少系统研究。本论文采用热膨胀微球为发泡剂注射成型碳纤维增强聚丙烯发泡材料,主要开展以下三方面的工作:（1）采用FT-IR、GC-MS、TGA、TMA、SEM、转矩流变仪和旋转流变仪对选用的四种微球的组份、不同温度下的自由膨胀/坍塌动态过程、微观形貌以及微球/PP体系的流变性质进行系统研究。结果表明,四种热膨胀微球的外壳化学成分基本一致,由甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈共聚而成,微球的内核由异辛醇和C8烷烃组成。其中,F-230D微球和F-260D微球的起始发泡温度较高,分别达到186℃和200℃,且泡孔结构稳定,在温度超过200℃后降温到常温,两种微球均可保持膨胀体积基本不变;热膨胀微球的加入,对熔体流变性能有重要影响,可以较大幅度地提高PP的复数粘度、储能模量和损耗模量。因此与化学发泡和超临界二氧化碳发泡不同,热膨胀微球发泡法不必采用高熔体强度的PP树脂。（2）研究热膨胀微球发泡聚丙烯的注射成型。考察热膨胀微球加入量及其注射工艺条件对材料微观形貌、密度、力学性能的影响。结果表明,对材料性能影响最大的参数是:微球含量、注射温度和冷却时间。熔体达到型腔流长需要一定的最低临界注射压力和注射速率,达到临界值以后,注射压力和注射速率对材料的密度及力学性能影响不大,体系有较宽泛的加工适应范围;合适的成型条件为:热膨胀微球加入量6 wt%,注塑温度:210℃,冷却时间:5 s,模具温度:75℃,注塑压力:15-80 MPa,注塑速率:19-74 cm3/s,注塑量:11-14 cm3。在此条件下成型的样品密度为0.67 g/cm3,拉伸强度为25.4 MPa,弯曲强度为32.2 MPa,弯曲模量为725 MPa,缺口冲击强度为2.275 kJ/m2;清晰的海岛结构是微球/PP材料获得高力学性能的结构要求,在各种影响因素中,微球的加入量影响最大,1-6%的加入量可以获得这种结构,而超过此范围,海岛结构被破坏,力学性能不佳。（3）研究碳纤维增强热膨胀微球发泡聚丙烯注射成型。对熔体的流变性质、注射试样微观形貌、力学性能及电阻率进行系统研究。结果表明,碳纤维的加入使微球/PP发泡体系的复数粘度、储能模量和损耗模量均增大;注射参数对碳纤维/微球/PP复合材料泡孔结构、密度及力学性能的影响规律与对微球/PP体系的影响相似,但碳纤维的加入,需要采用更高的注射温度、更大的最小注射速度和注射压力才能达到充满模具的流长要求;碳纤维增强微球发泡聚丙烯复合材料注射成型最合适的条件是:3 mm短切碳纤维30%、热膨胀微球6%,注塑温度:230℃,模具温度:75℃,注塑速率:46-74 cm3/s,注塑压力:30-80MPa,冷却时间:8 s,注塑量:14 cm3。在此条件下制得的碳纤维增强聚丙烯泡沫复合材料的密度为0.75 g/cm3,拉伸强度和弯曲强度分别为55.6 MPa和78.5 MPa。与未发泡的纯聚丙烯相比,密度下降17.4%,拉伸强度和弯曲强度分别增加85%和124%,实现了聚丙烯复合材料的轻质高强;热膨胀微球可以促进PP基体中碳纤维相互搭接形成三维立体网络,有利于导电通道的形成,使复合材料电阻率降低。尤其是在碳纤维低添加量的情况下,效果更为显著。对于碳纤维添加量仅5%的体系,添加6%的热膨胀微球,材料的体积比电阻和表面比电阻均比无热膨胀微球的体系降低2个数量级,达到抗静电材料的标准。