在轻量化绿色制造与建筑节能、高端装备减重发展需求驱动下，硬质 PVC 泡沫是夹层芯材、保温缓冲的重要材料，但传统制备存在化学发泡助剂残留、泡孔尺寸不均、熔体加工窗口窄等问题。近期，青岛科技大学张振秀教授团队围绕超临界CO₂湿交联发泡及有机-无机协同改性开展系统研究，取得系列突破。

团队以环氧硅烷为反应型增塑交联剂，构建了PVC超临界CO₂与水共发泡的绿色工艺，发现三乙醇胺（TEOA）催化体系可高效促进硅烷接枝水解，形成均匀连续的Si-O-Si交联网络，显著改善PVC加工窗口与CO₂溶解扩散效率。该工艺所得泡沫泡孔尺寸稳定在20–25 μm，最低密度达76.1 kg/m³，导热系数低至36.3 mW/(m·K)，兼具轻量化、低热导与优异缓冲性能，满足通用保温与防护需求。

针对单一硅烷交联泡沫刚性不足、耐热性偏弱的问题，团队进一步引入环氧树脂（EP）协同改性，利用TEOA催化环氧开环，与PVC分子链构筑互穿三维交联网络，通过化学键合与氢键作用增强基体强度与热稳定性，有效抑制泡壁破裂与泡孔粗化，实现拉伸与压缩强度同步提升。团队提出EP与玄武岩纤维（BF）有机-无机共价协同策略，借助硅烷水解生成的硅羟基与BF表面硅羟基脱水缩合，形成稳定Si-O-Si共价界面键合，从根本上解决纤维与基体界面脱粘及熔体脆裂问题。改性后复合泡沫的泡孔均匀（20–45 μm），冲击强度提高31.2%。高温尺寸稳定性与阻燃性能大幅改善，兼顾轻量化、高强度与耐温性，适配高端工业严苛环境。

该系列硬质PVC泡沫应用广泛，可用于建筑保温板、隔音板、装配式夹层与装饰基材，替代实木与传统保温材料；亦适用于轨道交通、船舶轻量化内衬、新能源汽车电池隔热缓冲部件，以及风电叶片、无人机等高端装备夹层芯材，同时可制作精密仪器减震垫与光伏储能设备阻燃隔热衬垫。

研究通过湿交联网络构建与有机-无机共价界面调控两条技术路径，实现了PVC泡沫从隔热缓冲到高强耐热的梯度性能升级，形成完整的绿色发泡改性技术体系并实现规模化成产。上述成果分别发表于《Journal of Vinyl & Additive Technology》与《ACS Applied Polymer Materials》期刊，论文第一作者分别是2022级研究生张辉和2024级研究生边燕，通讯作者为张振秀教授和于振博士。

文章链接：

https://doi.org/10.1002/vnl.22209

https://doi.org/10.1021/acsapm.6c01886

上述工作获青岛市自然科学基金、山东省自然科学基金及中国博士后科学基金资助。