复杂的微孔结构增大了人们对聚合物基本结构中发泡结构的理解难度。为了进一步研究能产生更好泡孔结构的微孔技术，了解聚合物结构是进行微孔成型的基本要求。

1.术语

关于聚合物结构和性能有一些基本术语，所有聚合物都由其来定义，下面进行简单讨论。

（1）单体 关于聚合物结构有一些重要术语，基本术语是单体，定义为构成聚合物的反应小分子。简单的例子是加成聚合物，其中的单体和重复单元成分相同，如：

缩聚聚合物的成分与单体类似，参与反应的物质称为单体，反应单元含有两参与反应物质的基本结构。

（2）均聚物和共聚物 只有单一重复结构的聚合物称为均聚物，不止一种重复结构的聚合物称为共聚物。共聚物各部分的空间位置决定了其不同的结构，如嵌段共聚物、接枝共聚物和三聚物。共聚物因性能优异在微孔注射成型中使用得越来越多，微孔成型一般使用交替接枝共聚物和无规嵌段共聚物。

（3）合金 合金是两种聚合物的物理混合物。制备合金的目的是将性能差异很大的不同树脂混合成一种均相物质，解决相对分子质量差别很大的聚合物混合所产生的相分离问题。制备合金很简单，就是沿分子链建立相容点，使其发生一定程度的物理交联。合金有时也称为共混物，是微孔注射成型最为常用的材料，市场上有很多不同的共混物。本章只介绍一些成功用于微孔泡沫的典型合金。

（4）热塑性塑料和热固性塑料 将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料很重要。热塑性塑料是加热后不发生永久变化的材料，可以二次加热，重复注射成型。热塑性塑料由未交联的线形分子构成。而热固性塑料能够高度交联，但交联之后不能再次加热，不能再流动。在微孔注射成型中，只有热塑性塑料广泛使用。热固性塑料不是微孔注塑件的常用材料，本书没有论及。

2.结构

聚合物的结构和性能是由各个单体键接的化学性质和分子连接方式决定的，下面讨论几种众所周知的结构特征。

（1）相对分子质量 相对分子质量是聚合物的重要性能（仅对热塑性塑料而言）。线形聚合物是缠结但不连续的分子，其大小可以用相对分子质量表示。相对分子质量是聚合度的函数，聚合度是分子链结构中重复出现的单体数量，每个分子链都有其自身的相对分子质量。相对分子质量的测定方法不同，不同方法得到的结果也不同。

（2）相对分子质量分布（MWD） 相对分子质量分布这一概念只表示各种相对分子质量的平均值。线形聚合物的通用式为，式中M是重复单元，n是聚合度。例如，在平均n值为5000的试样中，n值为50和50000的分子各占一定比例。

（3）数均相对分子质量 数均和重均相对分子质量是普遍认可的概念，定义如下：

式中 ——数均相对分子质量；(www.daowen.com)

x_i——相对分子质量为M_i的聚合物的摩尔分数；

M_i——相对分子质量。

（4）重均相对分子质量 重均相对分子质量的定义为

式中 ——重均相对分子质量；

w_i——相对分子质量为M_i的聚合物的质量分数。

对相同尺寸的分子来说，这两种方法得到了明显不同的结果。然而，尺寸分布不同时，大于。那么，对小分子的重要性更大，而阻碍了大分子的作用。因此，的比值是相对分子质量分布的度量（MWD）^[1]。

（5）结晶度 对含有小分子的未发泡材料来说，分子间的作用力很大，足以约束分子有序排列，这就是晶体结构。晶体的分子排列在整体上基本是规则的，但聚合物晶体的结构有可能不同。很重要的一点是，这种固体晶体在一定温度下会熔融，这一温度与破坏分子间作用力所需输入的热量相对应。结晶度对微孔注塑件的结构有显著影响。

（6）晶体和球晶 聚合物分子本身在非结晶性基体中可以排列，从而使该区域比周边更有序。这种有序区域称为晶体。聚合物的结晶度就表示这种有序结晶区的程度。

典型晶体的尺寸小于拉伸的聚合物分子的长度，因此就有一种可能，即分子会横跨结晶区和非结晶区。从结晶区向非结晶区的过渡不是很急剧，呈曲线变化，半有序过渡区也存在。结晶区所占比例随着聚合物的性质变化很大。

已知商业化的聚合物中没有100%结晶的，但大量晶体自身会排序，形成更大的一团，即球晶。用偏光显微镜能观察到球晶，其直径很少超过100μm^[1]。

（7）相转变 在熔点处聚合物的物理性能如比体积、热容和黏度没有显著变化，然而，在一定温度范围内性能会发生变化。实质上，聚合物的熔点T_m就是晶区紊乱时的温度。由于大量的晶区分散，分散所需能量在很大范围内蔓延。一旦将大量气体加到熔融聚合物中，气体-聚合物混合物的温度就可能降至熔点以下但不固化，这是因为气体起到了增塑剂的作用。很明显，溶解的晶体在半结晶性材料中延缓了晶体结构的形成。之后，由于之前基体相的过冷，气体与聚合物发生相分离，立即将微孔结构定型^[2]。这就是为什么如果厚度不超过一定范围（通常小于2.5mm）时微孔注塑件冷却得如此之快的原因之一。

另一个重要的温度范围是T_g，聚合物在此温度范围内达到其玻璃化转变温度。如果温度低于T_g，聚合物就是硬的，而且尺寸稳定。但是一旦温度高于T_g，聚合物就变成橡胶状。

非结晶性材料的玻璃化转变效应最为明显。温度低于T_g时，能量只能使链原子在其平衡位置振动，聚合物为玻璃状，性脆。但是如果温度高于T_g，聚合物的性能就会反映分子的这种运动，首先是变得更有韧性，更柔软，最终性质更像橡胶，甚至像液体一样流动。将足够的气体如CO₂等加到非结晶性材料中会大幅度降低其玻璃化转变温度。对于PMMA，在CO₂用量≥35%（质量分数）时，其T_g下降，接近室温，这就意味着在室温下也有可能发泡。然而，要在室温下制得均匀的泡孔需要大量的气体[CO₂的用量要高于35%（质量分数）]。此外，如果压力高或者发泡温度高于室温，泡孔也会很均匀^[2]。