采用自主研制的水辅注塑设备,从聚合物水辅注塑(WAIM)中抽提出基本的科学问题(流变学与加工流场以及多层次相形态和结晶结构)进行研究。研制成功两套WAIM模具、一套充模流动的可视化观测系统和一套WAIM仿真模具。通过可视化和仿真实验并与理论模拟相结合,研究得出相关的流场参数(速度、剪切速率和冷却速率分布),较深入了解了WAIM中模腔内熔体在高压水穿透下的复杂流动行为和所致的应力场和温度场。在此基础上,率先系统地进行了WAIM中聚合物多层次结构形成与演变机理的研究。研究发现,WAIM中高压水穿透产生的强剪切和快速冷却,可明显促进共混物分散相形变而形成明显的层状或纤维状形态,甚至可原位成纤,并可明显促使玻纤增强聚合物中玻纤有序排列。对纯聚合物、共混物和纳米复合材料,高压水穿透使沿WAIM制品壁厚和流动方向形成了多层次晶体结构,尤其是横晶和取向晶体等结构。所形成的多层次相形态和结晶结构有助于提高WAIM制品的力学性能和阻渗性能。