气泡形成原理

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《塑料挤出制品生产工艺手册》第316页（1071字）

气泡的形成是将气体溶解在液态聚合物中或将聚合物加热到熔融态，同时产生气体并形成饱和溶液，然后，通过成核作用形成无数的微小泡核，泡核增长而形成气泡。

气发性泡沫塑料的形成大体可分为三个阶段：气泡核的形成、气泡的增长和泡沫的稳定。

(一)气泡核的形成

把化学发泡剂(或气体)加入到熔融塑料或液体混合物中，经过化学反应产生气体(或加入的气体)就会形成气－液溶液，随着生成气体的增加，溶液成为饱和状态，这时气体就会从溶液中逸出形成气泡核。这时溶液中形成气－液两相。气－液溶液中形成气泡核的过程称为成核作用。成核有均相成核和异相成核之分。在实际生产中常加入成核剂，以利于成核作用能在较低的气体浓度下发生。成核剂通常是细的固体粒子或微小气孔。如果不加入成核剂就有可能形成粗孔。

(二)气泡的增长

气泡形成后，随着溶解气体的增加、温度的升高、气体的受热膨胀和气泡的合并，促使气泡不断地增长；同时通过成核作用大大增加了气泡的数量，再加上气泡膨胀，使气泡的孔径不断扩大，这样就使泡沫塑料不断地胀大。

在气泡增长过程中，表面张力和溶液的粘度是阻碍气泡增长的主要因素，这两种因素的作用程度要适当；但在发泡过程中，由于温度的升高，使塑料的熔融的粘度降低，此时，因局部区域过热(一般称为热点)，或由于消泡剂的作用，使得局部区域的表面张力降低，都会促使泡孔壁膜减薄，甚至造成泡沫塑料的崩塌。这在实际生产中要竭力避免。

(三)气泡的稳定

在泡沫形成过程中，由于气泡的不断生成和增长，形成了无数的气泡，使得泡沫体系的体积和表面增大，气泡壁的厚度变薄，致使泡沫体系不稳定。实际生产中一般采用两种方法来稳定泡沫。

1．配方中加入表面活性剂，有利于形成微小的气泡，减少气体的扩散作用来促使泡沫的稳定。

2．提高聚合物的熔体粘度，防止气泡壁进一步减薄以稳定泡沫。也有通过对物料的冷却或增加聚合物的交联作用来提高聚合物的熔体粘度，以达到稳定泡沫之目的。