泡沫塑料是一种广泛应用于各个领域的材料，以其独特的物理性质如质轻、高比强度、低导热系数、良好的吸湿性和回弹性，以及优秀的绝热、隔音性能受到青睐。本章主要探讨泡沫塑料的成型工艺，特别是气泡形成原理和发泡方法。
泡沫塑料分为不同的类型，包括开孔与闭孔结构，软质与硬质，以及低发泡、中发泡与高发泡。这些分类基于其内部气泡结构和物理特性，满足不同应用场景的需求。常见的泡沫塑料材料有聚氨酯（PU）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC），以及脲醛（UF）、酚醛（PF）和环氧树脂（EP）等。
气泡形成原理是泡沫塑料制造的核心环节。当溶液处于超饱和状态时，气体逸出形成小气泡，即气泡核。气泡核形成有两种方式：均相成核和异相成核。均相成核在高气体浓度下形成较大且不均匀的泡孔，而异相成核则在低气体浓度下产生更小、更均匀的泡孔。气泡核会随气体的受热膨胀、气泡合并以及表面张力和粘度的影响而不断增长。为了稳定气泡，通常会添加表面活性剂来降低气体扩散，或者通过提高聚合物熔体黏度以防止气泡壁减薄。
发泡方法主要包括物理发泡法、化学发泡法和机械发泡法。物理发泡法利用低沸点液体的蒸发或惰性气体在塑料熔体中的溶解与释放来形成气泡。常见的发泡气体有二氧化碳和氮气，发泡液体包括各种烃类和卤代烃。化学发泡法则依靠原料中的化学反应产生气体，如无机发泡剂（如碳酸盐和碳酸氢盐）和有机发泡剂（如偶氮类和酰肼类化合物）。机械发泡法通过剧烈的机械搅拌将空气引入树脂中形成泡沫体，然后通过凝胶和固化过程实现发泡。
发泡过程中，添加特定助剂可以改善泡沫的性能。成核剂有助于形成均匀的泡孔尺寸，如滑石粉和超细活性碳酸钙；交联剂和助交联剂用于某些塑料的交联过程，增强材料的机械性能；发泡剂活化剂则能提高发泡剂的效果，如在PVC中常用的稳定剂。
以物理发泡为例，如EPS（Expanded Polystyrene）泡沫塑料的生产，一般采用一步法、一步半法或二步法。一步法是将苯乙烯、引发剂和发泡剂同时加入反应釜中聚合，生成的泡孔均匀细小，适用于对制品性能要求较高的应用。一步半法在聚合中途加入发泡剂，得到相对分子质量更高的产品。二步法则先通过悬浮聚合得到PS珠粒，再加热加压将低沸点液体注入，形成泡沫。
泡沫塑料的加工工艺是一个涉及材料选择、气泡形成原理、发泡方法和助剂应用的复杂过程，每一步都直接影响最终产品的性能和应用领域。理解这些原理和技术对于优化泡沫塑料的生产和开发新产品至关重要。
