当前,国内外对聚合物发泡过程的研究主要是通过数学模拟、终态泡孔结构及自制可视化系统模拟表征分析为主,但是得出的结论存在一定的局限性,因为不能真实地、准确地反映实际注塑发泡过程中熔体内部泡孔形核及长大的全过程。为了实现注塑发泡过程的动态观察与表征,现用传统的注塑成型实验装置已经无法实现。为此,参考国内外在可视化装置设计的积累经验,本论文自行设计并加工一套满足我们对实际注塑发泡过程中厚度方向的熔体内部泡孔形核及长大过程的在线观察的实验装置——注塑可视化装置。通过该装置可以实现聚合物化学注塑过程中的动态观察;深入研究不同条件下注塑发泡过程中发泡行为的差异,从中找到有价值的内在规律,实现对发泡过程的控制。论文研究具体结论如下:1.通过自设的注塑可视化实验装置,我们能动态观察透明试样厚度方向的熔体内部泡孔形成及长大过程。结果发现:泡孔在实际化学发泡过程中经历三个阶段（欠发泡、均衡发泡、过发泡）;泡孔直径呈现先快速生长后缓慢长大至保持直径不变的趋。2.通过动态观察的视频截图可知,泡孔在注塑发泡过程是一个快速完成的过程,形成泡孔数量和泡孔直径生长曲线并非符合线性增加,但和国内外动态研究泡孔形核及长大过程有着共性规律。观察到泡孔的形核并不是一次成核,在发泡过程中存在二次形核现象。泡孔之间的挤压可以使泡孔形态发生不同程度的变形,但是未能出现有并泡、贯穿和泡壁破裂等现象,直接证实了在实际发泡过程中无论泡孔受到何种作用力泡孔形态仍然能保持完整。3.通过注塑可视化实验装置实现对聚合物厚度方向的熔体内部泡孔形核及长大过程的在线观察,为此进一步研究发泡剂含量、注射压力及延时时间对实际注塑发泡过程中泡孔形核及长大的影响。结果表明:发泡剂含量和注射压力的增加,都能增加泡孔个数增长阶段的斜率,降低泡孔直径尺寸。而泡孔数量达到稳定值的时间提前。随着发泡剂含量的增加,泡孔直径的生长速率降低,注射压力的增加却可以使泡孔直径的生长速率提高,同时泡孔长大过程的阻力增大。延时时间的增加,能显著抑制厚度方向熔体内部泡孔的形成及泡孔直径的长大过程,且泡孔数量递减的趋势符合指数函数递减形式。递减的快慢与泡孔初始形成总的数量有着直接关系。4.动态观察成核剂在注塑发泡过程中成核作用。结果表明:无论那种外观形貌的成核剂都能增加泡孔形核速率,降低泡孔直径的生长速率。同时无论何种成核剂都能使泡孔形核最大值的时间提前。其中BC的斜率值最大,形成泡孔数量最多,约为PP组分的7倍,而KN-520E约为PP的6.5倍。成核剂的加入,使熔体内部在发泡过程中产生许多“卫星泡孔”的现象。5.在成核位点数相同的前提下,深入研究成核剂结构与成核性能的构效关系。结果表明:泡孔形核能垒能量降低的程度主要受泡孔形成的气体与熔体产生的界面能影响。通过可视化观察的原始数据与数学模型拟合分析,BC的△G相对值为17,与其他几种成核剂或者纯PP相比是最低的一组。充分的表明BC具有最高的形核效率,与可视化观察的结果一致。主要是因为BC成核剂先前存在的“气穴”降低体系原有的气体/熔体的界面面积A_lg,增加了BC中空结构在成核位垒中A_lg较低的优势,使其成核效率大大提高。