物理發泡的原理及特點如何

A. 物理發泡和化學發泡的區別

1、本質不同

物理發泡是利用物理原理進行發泡，如在塑料中溶入氣體或液體，而後使其膨脹或汽化。而化學發泡是利用特意加入的化學發泡劑受熱分解或原料組分間發生化學反應而產生氣體，使塑料熔體充滿泡孔的方法。

2、對發泡劑的要求不同

對物理發泡劑的要求是無毒、無臭、無腐蝕作用、不燃燒、熱穩定性好、氣態下不發生化學反應、氣態時在塑料熔體中的擴散速度低於在空氣中的擴散速度。

對化學發泡劑的要求是穩定性不需要較好，其分解釋放出的氣體應為無毒、無腐蝕性、不燃燒、對製品的成型及物理、化學性能無影響，釋放氣體的速度應能控制，發泡劑在塑料中應具有良好的分散性。

3、工藝不同

在工藝流程上，物理發泡與化學發泡的順序不同。物理發泡工藝混合是先將泡沫製成再混合，化學發泡是先混合再製成泡沫。

(1)物理發泡的原理及特點如何擴展閱讀：

發泡氣體是由混合原料中的某些組分在成型過程中發生的化學作用而產生的。包括以下兩種：

（1)發泡氣體是由加入的熱分解型發泡劑受熱分解而產生的，這種發泡劑稱為化學發泡劑。常見的有碳酸氯鈉、碳酸銨、偶氮二甲醯胺(俗稱AC發泡刑)、偶組二異丁臘和N，N—二甲基N，N－二亞硝基對苯二甲醯胺等。化學發泡劑的分解溫度和發氣量，決定其在某一塑料中的應用。理想的分解型發泡劑應具有以下性能：

①發泡劑分解溫度范圍應比較狹窄穩定；

②釋放氣體的速率必須能控制並且應合理地快速

③放出的氣體應無毒、無腐蝕性和具有難燃性

④發泡劑分解時不應大量放熱

⑤發泡劑在樹脂中具有良好的分散性

⑥價廉，在運輸和貯藏中穩定

⑦發泡劑及其分解殘余物應無色、對發泡聚合物的物理和化學性能無影響

⑧發泡劑分解時的發氣量應較大。

B. 請問物理發泡怎麼發泡

在通訊電纜的生產過程中，以往通常採用實心絕緣或化學發泡工藝。20世紀80年代始，出現了物理發泡技術。經過多年的改進和完善，物理發泡已經發展為完全成熟的生產工藝。

作為一種成熟和可靠的工藝，物理發泡已經被電纜市場完全接受，並取代化學發泡工藝而廣泛應用於實際生產。一般被採用的發泡絕緣材料包括聚乙烯(PE)和氟塑料(FEP)，可用於通訊電纜、數據電纜、同軸電纜和射頻電纜等。由於要達到極高的發泡度，物理發泡生產線的設備組成和設計要比化學發泡更復雜，例如需要更長的擠出機及氣體注射系統等。

物理發泡的主要優點

與化學發泡比較，物理發泡能達到的發泡度能明顯提高。以PE為例：化學發泡能達到的最高發泡度為50%，而物理發泡能達到的最高發泡度為80%。

在生產不同的電纜產品時，一般達到的發泡度也不同，例如：對化學發泡而言，市話電纜的最高發泡度為40%；對物理發泡而言，市話電纜的最高發泡度為60%，數據電纜的最高發泡度為65%，迷你同軸電纜的最高發泡度為72%～75%，同軸電纜的最高發泡度為78%，射頻電纜的最高發泡度為80%。

同時，發泡度的提高使物理發泡工藝具有更多優勢，包括：提高信號的傳輸速度和傳輸頻率，從而進一步提高產品的性能；提高生產線的速度，減少絕緣材料的使用量和外屏蔽銅材料的重量，從而進一步降低生產成本。
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假設分別用實心、化學發泡和物理發泡來生產一種常用的同軸電纜（根據法國標準的A2型）作比較，從而綜合體現物理發泡的主要優點，見表1。三種常見同軸電纜（如圖1所示）擁有如下的共通性能：內導體使用銅線φ3.3mm；阻抗為75Ohms；絕緣材料為PE；適用於φ80mm擠出機（便於比較生產速度）。
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從上述比較可以看出，當使用物理發泡工藝時，可以節省大量的絕緣材料和屏蔽材料，同時提高電纜的傳輸性能及生產效率。

物理發泡的基本原理

物理發泡的關鍵是要將氣體（氮氣）通過高壓注射到擠出機中並與塑料混和。因此，擠出螺桿的設計必須要確保氣體與塑料能得到最均勻的混和效果。

用於物理發泡擠出的螺桿，長徑比（L/D）為32:1，氣體的注射點約在螺桿長度的16D，從而可以被分為兩個部分。第一段16D長度的螺桿的壓縮比約為2，其作用是將聚合物熔化；第二段螺桿則用於將氣體和絕緣材料徹底混和，該部分螺桿的設計結構有利於降低熔融溫度，即提高熔體的粘度。基本原理如圖2所示。

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PE絕緣材料經過螺桿擠出到機頭，並在機頭的出口處暴露到大氣壓力下，因而形成氣泡。如果只是使用泡-皮的雙層擠出機頭，則絕緣材料將會在模具出口之前便暴露到大氣壓力之下。結果導致氣體於導體與模具孔之間的間隙被釋放，沿著導體表面形成一個長形的氣泡。

要解決這一問題，須使用三層共擠的機頭，將一層薄皮（厚度一般為0.02～0.05mm）擠到內層，防止氣體沿著導體的表面釋放。即採用皮-泡-皮共擠絕緣的三層擠出機組（如圖3所示）。對於內薄皮的選擇，必須要符合在高速條件下擠成薄壁的要求。LLDPE便能滿足此要求。此種內薄皮大大提高了絕緣層的延伸性能（斷裂延伸），並確保絕緣層可以良好地粘附在導體上。
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圖3 用於三層共擠的擠出機組

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物理發泡串聯生產線

目前，國外市場對於數據電纜的安全性要求越來越嚴格，很多標准都要求使用氟塑料絕緣材料。義大利桑浦公司在這方面擁有領先技術，並一直與材料供應商（如杜邦等）緊密合作研發新技術。

眾所周知，通過氮氣和塑料良好混合並維持在最穩定的狀態，才能達到發泡度高、泡細膩而均勻的效果。但是，如果在套筒中高轉速產生高壓力的情況下，混合將會遇到極大的困難。通常φ60mm擠出機為了達到最高線速度，必須開到極高轉速，這時就已經非常接近擠出機的轉速極限，轉速與擠出量之間已超出了線性關系范圍。擠出機在此狀態下長期工作，嚴重影響其穩定性，而且在螺筒和螺桿間產生極高的壓力，嚴重影響發泡效果。

針對這一問題，義大利桑浦公司開發了氟塑料物理發泡串聯生產線（如圖4所示）。該物理發泡生產線的主擠出機以φ80mm代替以前的φ60mm或φ65mm。φ80mm擠出機只須以大約2/3的轉速便可以達到同樣的線速度和出膠量，真正達到擠出機運行的最佳狀態，在套筒內壓力適中，使混合更均勻，從而達到發泡均勻細膩的效果。
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圖4 氟塑料物理發泡串聯生產線

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一般多數其他供應商都使用以前電話電纜生產線的直徑為300～350mm的牽引輪，義大利桑普公司在該生產線中採用多道次冷卻槽的直徑為400mm的牽引輪。由於物理發泡的芯線直徑比其他實芯直徑大，而且物理發泡特別容易受彎曲半徑的影響，所以一般的CATV同軸電纜從不允許在完全冷卻以前產生彎曲，即使進收線盤對線盤筒體直徑也有要求。當然，數據纜芯由於直徑小，速度快，必須要經過多道次冷卻，但如果彎曲半徑小，對傳輸性能產生顯著影響，微波損耗增加。特別是將來這條生產線還要做5mm的微型同軸，如果直徑小於400mm的牽引輪根本無法滿足要求。因此，改良設計採用直徑較大的牽引輪來防止損耗增加和絕緣層損壞。

C. 「發泡劑」的原理是什麼

所謂發泡劑就是使對象物質成孔的物質，它可分為化學發泡劑和物理發泡劑和表面活性劑三大類。
化學發泡劑 是那些經加熱分解後能釋放出二氧化碳和氮氣等氣體，並在聚合物組成中形成細孔的化合物。
化學發泡劑又有無機發泡劑和有機發泡劑之分。
有機發泡劑主要有以下幾類：
1．偶氮化合物；
2．磺醯肼類化合物
3．亞硝基化合物。
無機發泡劑主要有以下類別：
碳酸氫鈉 碳酸氧鈉是一種無機發泡劑，白色粉末，比重2.16。分解溫度約為100-140℃，並放出部分CO2，到270℃時失去全部CO2。溶於水而不溶於醇。
物理發泡劑 泡沫細孔是通過某一種物質的物理形態的變化，即通過壓縮氣體的膨脹、液體的揮發或固體的溶解而形成，那麼這種物質就稱作物理發泡劑。
常用的物理發泡劑有低沸點的烷烴和氟碳化合物。
1．正戊烷
2．正己烷
3．正庚烷
4．石油醚（石腦油）
5．三氯氟甲烷（簡稱Freon11）
6．二氯二氟甲烷（簡稱Freon12）
7．二氯四氟乙烷（簡稱Freon114）
表面活性劑 陰離子表面活性劑水溶液在機械作用力引入空氣的情況下，產生大量泡沫，在紙面石膏板、發泡混凝土領域大量應用。
發泡劑均具有較高的表面活性，能有效降低液體的表面張力，並在液膜表面雙電子層排列而包圍空氣，形成氣泡，再由單個氣泡組成泡沫。發泡劑的實質就是它的表面活性作用。沒有表面活性作用，就不能發泡，也就不能成為發泡劑，表面活性是發泡的核心。
常用的表面活性劑類發泡劑有：
1．十二烷基硫酸鈉（K12）
2．脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）
3．松香皂類發泡劑
4．動植物蛋白類發泡劑
5．紙漿廢液等。

D. 發泡劑的原理是什麼

發泡劑分為兩類，化學發泡劑與物理發泡劑。化學發泡劑是在高溫下分解形成氣態分解物（N2、CO2、NH3等）有機物和無機物。這個分解過程通常是放熱和不可逆的。物理發泡劑可以是液體，也可以是在正常情況下已汽化的物質。物理發泡劑包括脂肪族、碳氫化合物（戊烷、己烷、癸烷等）。含氯碳氫化合物（一氯甲烷、二氯甲烷等）。氯-氟碳化合物（三氯一氟甲烷、二氯二氟甲烷等）、N2、CO2稀有氣體和空氣。
常規的物理發泡是指,將物理發泡劑與樹脂基體均勻混合,通過改變操作過程中的條件,依據熱力學不穩定原理使發泡劑發生物理變化,進而生成氣泡的過程。
化學發泡劑,受熱分解或原料組分間發生化學反應而產生的氣體,化學發泡劑在加熱時釋放出的氣體有二氧化碳、氮氣、氨氣等。

E. 泡沫混凝土採用物理發泡與化學發泡有什麼不同

物理發泡是採用機械的動力裝置，把水泥漿攪拌成泡沫狀的。化學發泡使用雙氧水在水泥漿中分解成氧氣產生的泡沫。但，無論是化學發泡還是物理發泡，都需要使用穩泡劑，否則，產生的泡沫很快就會破碎，一般使用的都是穩泡劑母液，譬如：發泡水泥保溫板穩泡劑母液FL-6 適用於物理發泡和化學發泡，穩泡性能好。

F. 物理發泡模具原理

簡單地說，就是用物理方法來發泡塑料。通常有三種方法：

(1)先將惰性氣體在壓力下溶解在塑料熔體或糊狀物中，然後減壓釋放氣體，使塑料中形成孔隙發泡；

(2)通過蒸發溶解在聚合物熔體中的低沸點液體來發泡；

(3)將空心球加入塑料中形成泡沫進行發泡。

物理發泡法使用的物理發泡劑成本相對較低，特別是二氧化碳和氮氣成本較低，且阻燃wuwuran，因此其應用價值較高；此外，物理發泡劑發泡後無殘留，對發泡模具性能影響不大。然而，它需要特殊的注塑機和輔助設備，這在技術上是困難的。化學發泡法

化學發泡法是利用化學方法產生的氣體對塑料進行發泡：加熱加入到塑料中的化學發泡劑，使氣體分離釋放出泡沫；此外，還可以利用各種塑料部件之間的化學反應釋放的氣體來發泡。

化學發泡劑發泡模具的注塑工藝與一般注塑工藝基本相同。塑料的加熱、混合、塑化以及大部分發泡和膨脹都是在注塑機中完成的。

總之，無論選擇哪種塑料原料或採用哪種發泡方法，發泡過程一般都要經過泡核形成、泡核膨脹、泡體固化成型等階段。

結構發泡成型

結構發泡成型是一種化學發泡方法，是注射成型技術的一次革命。它保留了傳統注射成型工藝的諸多優點，避免了傳統注射成型工藝中遇到的產品強度不足、生產周期長、成型率低等問題。

此外，使用結構發泡技術還可以成型大型復雜產品，使用低成本模具，同時操作多個模腔，從而降低產品的生產成本。結構發泡製品是一種表層緻密的連體發泡材料，其單位重量的強度和剛度是同類未發泡材料的3~4倍。

G. 誰能解釋一下「物理發泡」。

物理發泡法
定義
通過成型過程中材料的揮發分或分散在材料中的揮發分使材料產生泡孔的方法。

1.物理發泡用的往往是二氧化碳一類比較容易揮發沸點比較低的物質，遇到較高溫度就變成其它產生發泡效果，
2.化學發泡是通過化學反應產生二氧化碳一類氣體，物理發泡較為安全一點，但效果沒有化學發泡好。