微孔结构带来了均匀泡沫全新的结构-性能关系。Kumar和VanderWel^[35]研究了PC微孔泡沫的结构-性能关系，提出了预测没有表层或ISF结构的PC微孔注塑件拉伸模量很好的模型。但是，微孔注塑件容易得到的参数是减重幅度，减重幅度可以根据注射成型机显示器上注射量的减少量来计算；或者通过称量试样，比较未发泡注塑件与微孔注塑件的质量。Xu等^[19]提出了一个预测力学性能的简单模型，与微孔注塑件减重幅度有关。为了简单地利用这一模型预测实际微孔注塑件的强度，本节讨论的目的就是要提出这一模型，同时给出更多的数学和工程资料。

对传统发泡注塑件来说，处理表层和芯层之间的过渡区很重要，因为没有经验关系数据很难计算过渡区的性能。不同材料，过渡区不同。对于传统发泡注塑件，非结晶性聚合物如PC等的过渡区一般比结晶性聚合物宽^[35]。良好的微孔注塑件表层-芯层结构清晰。图3-3所示的是未填充PC（典型的非结晶性材料）微孔注塑件截面的SEM照片。图3-4给出了这类微孔注塑件的类似结构（质量分数为30%的玻璃纤维增强PBT，典型的半结晶性材料，减重4%）。理论上讲，每一个微孔注塑件都应该具有这种泡孔结构，以充分利用微孔技术的优点，否则，要做很多改进才能得到这种优异、真实的微孔泡孔结构。如果除了表层以外，微孔注塑件发泡截面密度分布均匀，那么其将具有独特的性能。这与传统发泡注塑件厚度方向上的铃形密度分布明显不同。图3-3所示的PC微孔试样中没有明显的过渡区。简化没有过渡区的微孔注塑件的模型很重要，这样就能很容易地、实用性地研究力学性能的简单数学模型。基于这一事实，图5-2给出了一种三明治式结构模型，均匀发泡的芯层由表层框所包围，其间没有过渡区。如果泡孔尺寸≤100μm，而且泡孔分布均匀，那么，在预测误差小于10%时，可忽略泡孔结构对拉伸强度和弯曲强度计算的影响。由于微孔注射成型是可控减重技术，因此引入这种简易的预测模型，只用减重幅度和表层厚度作为输入数据来计算微孔注塑件最终的拉伸强度和弯曲强度等力学性能。除了上述输入数据外，在冲击强度的建模中，还必须考虑泡孔结构。

表层厚度可以根据实验数据或数学模型来计算。简单的实验数据表明，可以将结晶性热塑性塑料发泡注塑件的表层厚度预估为10%左右，非结晶性热塑性塑料为15%～20%。气体反压成型时，表层厚度能高达注塑件总厚的30%。另外，共注射注塑件的表层厚度占其总厚的45%。这样，根据预估的表层厚度，将芯层厚度t_c定义为式（5-4）（图5-2），即

式中 t_c——微孔注塑件的芯层厚度；

h——微孔注塑件的总厚度；

T——熔体温度；(www.daowen.com)

T_f——熔体固化温度（对于结晶性聚合物，T_f为熔点；对于非结晶性聚合物，T_f为软化点）；

θ——模具温度；

τ——熔体接触模具的时间，近似于保压时间与冷却时间之和；

a_p——聚合物的热扩散率。

根据图3-3所示SEM照片测量的PC微孔注塑件的表层平均厚度约为0.65mm。表层厚度可以根据式（5-4）中的第二项估算。根据式（5-4）计算的图3-3所示的PC试样表层厚度为0.70mm，这对表层厚度的估算来说是足够好了（误差7.7%）。表层厚度是计算实际注塑件强度的关键参数。

在下面的章节中将说明根据减重建立力学性能模型的步骤。需要确定芯层的实际减重幅度以估算没有表层效应时的实际芯层强度。对于填充型材料，要从芯层材料的质量计算中减去填料或玻璃纤维的质量。这是因为填料和玻璃纤维并不减重，只有芯层的基材通过发泡才减重。最后要说明的是，整个注塑件的性能用下述章节中提出的模型估算。