发泡是一种热力学驱动的动力学现象,泡沫是一种产品。聚合物发泡材料是一种由聚合物和气体分子组成的气固两相复合材料,由于气泡之间连接方式的不同,这种复合材料既可以是气泡分散相、聚合物为连续相,也可以是气泡和聚合物均为连续相。

分散在聚合物基体中的气泡可以显著地改变聚合物的形态、结构和性能,因而这种兼具固体和气体特性的复合材料具有独特的复合材料具有独特的性能,如质量轻、热导率低、隔声性能好、缓冲性能优良、比强度(拉伸强度/密度)高等,其应用已深入到人们日常生活的各个方面。
聚合物的分类材料的种类繁多,其分类方法也各式各样,但一般通过材料性能、发泡方法和基体聚合物加以区分。从材料性能加以区分时主要考虑材料尺寸、材料密度、泡孔形状和物理性质,主要包括板材和片材、高密度和低密度、开孔和闭孔、硬质和软质发泡材料;从发泡方法加以区分时主要包括物理发泡和化学发泡;从加工工艺可以分为自由发泡和结构发泡;从聚合物基体加以区分时主要包括热塑性和热固性发泡材料。高密度热塑性发泡材料的密度一般为未发泡聚合物的75%~90%,通常作为耐久性结构未使用;而低密度热塑性发泡材料如片材、板材和型材的密度一般为未发泡聚合物的1%~20%。
01

图1-1
聚合物发泡材料的泡体结构类型如图1-1所示。对于开孔发泡材料,聚合物泡体中的泡孔是破的,气泡之间相互连通,泡体中的气相和聚合物相均为连续相;对于闭孔发泡材料,发泡材料泡体中的泡孔是封闭的,孤立地分散在泡体中,只有聚合物相是连续相。结构发泡材料的泡体具有不发泡或少发泡的皮层和发泡的芯层。为了提高发泡材料的物理力学性能,可以采用纤维增强或添加空心球。
02

图1-2
高密度发泡材料和低密度发泡材料中泡孔的形态如图1-2所示。图1-2(a)为高密度发泡材料中泡孔的常见形态,常见的泡孔为球形、卵球形或者泪珠形,泡孔孤立地分布在聚合物基体中,位于表皮的泡孔尺寸小于位于芯部的泡孔尺寸。图1-2(b)和图1-2(c)为低密度发泡材料中假想的泡孔立方模型,开孔发泡材料中的泡孔没有壁面,如图1-2(c)所示,仅由相互连接的泡孔棱形成泡体的骨架结构,而闭合泡孔则具有完整的壁面,壁面的交叉点构成泡孔棱,通常为五角十二面体,如图1-2(d)所示。低密度发泡材料中的泡孔尺寸变化较大,跨度通常在一倍之间,小泡孔位于大泡孔之间,被大的泡孔所扭曲。