聚合物结构发泡材料的力学性能取决于材料的发泡质量,发泡质量又取决于发泡材料终态的泡孔尺寸、形态和分布。迄今为止,对发泡质量控制的评价主要是基于对已经完成发泡的材料断面泡孔尺寸、形态和分布的观察分析,而对发泡过程的动态观测和表征还没有很好的方法,因此对发泡材料泡孔形成及长大过程动态规律的研究还十分不够。本论文旨在通过对发泡过程的直接观测和间接表征来研究泡孔形成及长大过程的动态行为和规律,主要是通过设计一种简单的可视化系统,直接观察表征聚合物发泡材料泡孔形成及长大过程的规律和行为;并将可视化直接观测的行为与注塑过程中泡孔形态变化行为的间接表征结果进行比较,最终找到可视化过程与实际注塑过程中泡孔形成及长大过程的共性规律和行为,为实际注塑过程中发泡质量的改善提供依据。主要研究成果如下:(1)本文设计的可视化发泡过程与注塑发泡过程相同,聚合物材料发泡时,都经历聚合物-气相均相体系形成过程,泡孔形成及快速长大过程、泡孔缓慢长大及变形过程、泡孔合并、塌陷及新孔产生这四个阶段。材料的熔体强度越高,泡孔成“带状”分布越明显,泡孔成核越困难,但能有效减缓和遏制泡孔的合并现象。(2)可视化与实际注塑过程泡孔形态差异的对比研究结果表明可视化发泡与注塑发泡过程有共性规律,泡孔形成及长大过程都存在“欠发泡”、“均衡发泡”和“过发泡”状态,并对这三种状态做了更直观和准确的区分。(3)通过改变外界发泡环境和形核条件的研究,进一步阐述了可视化与注塑发泡过程具有共性规律。都呈现随着温度升高,“过发泡”状态提前的现象;加入形核剂后,可以促进异相成核,使“欠发泡”状态缩短,“过发泡”状态延迟,有效拓宽“均衡发泡”状态区域。(4)注塑透明PA6发泡试样,通过整体泡孔形态的观察,进一步验证了可视化与注塑过程具有相同规律,可以判定泡孔的形成过程是在短时间内达到饱和,在“均衡发泡”状态之前泡孔数目是恒定的,即泡孔数不随发泡时间延长而改变,不支持在“均衡发泡”状态之前泡孔是通过不断形成和并泡过程而长大的,该过程在注塑过程中观察不到,但通过对注塑发泡材料最终泡孔结果的分析,具有该共性规律。(5)可以利用本文设计的可视化装置的动态观察开展泡孔形成及长大过程的工艺和环境条件的优化设计研究。