物理发泡的原理及特点如何

A. 物理发泡和化学发泡的区别

1、本质不同

物理发泡是利用物理原理进行发泡，如在塑料中溶入气体或液体，而后使其膨胀或汽化。而化学发泡是利用特意加入的化学发泡剂受热分解或原料组分间发生化学反应而产生气体，使塑料熔体充满泡孔的方法。

2、对发泡剂的要求不同

对物理发泡剂的要求是无毒、无臭、无腐蚀作用、不燃烧、热稳定性好、气态下不发生化学反应、气态时在塑料熔体中的扩散速度低于在空气中的扩散速度。

对化学发泡剂的要求是稳定性不需要较好，其分解释放出的气体应为无毒、无腐蚀性、不燃烧、对制品的成型及物理、化学性能无影响，释放气体的速度应能控制，发泡剂在塑料中应具有良好的分散性。

3、工艺不同

在工艺流程上，物理发泡与化学发泡的顺序不同。物理发泡工艺混合是先将泡沫制成再混合，化学发泡是先混合再制成泡沫。

(1)物理发泡的原理及特点如何扩展阅读：

发泡气体是由混合原料中的某些组分在成型过程中发生的化学作用而产生的。包括以下两种：

（1)发泡气体是由加入的热分解型发泡剂受热分解而产生的，这种发泡剂称为化学发泡剂。常见的有碳酸氯钠、碳酸铵、偶氮二甲酰胺(俗称AC发泡刑)、偶组二异丁腊和N，N—二甲基N，N－二亚硝基对苯二甲酰胺等。化学发泡剂的分解温度和发气量，决定其在某一塑料中的应用。理想的分解型发泡剂应具有以下性能：

①发泡剂分解温度范围应比较狭窄稳定；

②释放气体的速率必须能控制并且应合理地快速

③放出的气体应无毒、无腐蚀性和具有难燃性

④发泡剂分解时不应大量放热

⑤发泡剂在树脂中具有良好的分散性

⑥价廉，在运输和贮藏中稳定

⑦发泡剂及其分解残余物应无色、对发泡聚合物的物理和化学性能无影响

⑧发泡剂分解时的发气量应较大。

B. 请问物理发泡怎么发泡

在通讯电缆的生产过程中，以往通常采用实心绝缘或化学发泡工艺。20世纪80年代始，出现了物理发泡技术。经过多年的改进和完善，物理发泡已经发展为完全成熟的生产工艺。

作为一种成熟和可靠的工艺，物理发泡已经被电缆市场完全接受，并取代化学发泡工艺而广泛应用于实际生产。一般被采用的发泡绝缘材料包括聚乙烯(PE)和氟塑料(FEP)，可用于通讯电缆、数据电缆、同轴电缆和射频电缆等。由于要达到极高的发泡度，物理发泡生产线的设备组成和设计要比化学发泡更复杂，例如需要更长的挤出机及气体注射系统等。

物理发泡的主要优点

与化学发泡比较，物理发泡能达到的发泡度能明显提高。以PE为例：化学发泡能达到的最高发泡度为50%，而物理发泡能达到的最高发泡度为80%。

在生产不同的电缆产品时，一般达到的发泡度也不同，例如：对化学发泡而言，市话电缆的最高发泡度为40%；对物理发泡而言，市话电缆的最高发泡度为60%，数据电缆的最高发泡度为65%，迷你同轴电缆的最高发泡度为72%～75%，同轴电缆的最高发泡度为78%，射频电缆的最高发泡度为80%。

同时，发泡度的提高使物理发泡工艺具有更多优势，包括：提高信号的传输速度和传输频率，从而进一步提高产品的性能；提高生产线的速度，减少绝缘材料的使用量和外屏蔽铜材料的重量，从而进一步降低生产成本。
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假设分别用实心、化学发泡和物理发泡来生产一种常用的同轴电缆（根据法国标准的A2型）作比较，从而综合体现物理发泡的主要优点，见表1。三种常见同轴电缆（如图1所示）拥有如下的共通性能：内导体使用铜线φ3.3mm；阻抗为75Ohms；绝缘材料为PE；适用于φ80mm挤出机（便于比较生产速度）。
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从上述比较可以看出，当使用物理发泡工艺时，可以节省大量的绝缘材料和屏蔽材料，同时提高电缆的传输性能及生产效率。

物理发泡的基本原理

物理发泡的关键是要将气体（氮气）通过高压注射到挤出机中并与塑料混和。因此，挤出螺杆的设计必须要确保气体与塑料能得到最均匀的混和效果。

用于物理发泡挤出的螺杆，长径比（L/D）为32:1，气体的注射点约在螺杆长度的16D，从而可以被分为两个部分。第一段16D长度的螺杆的压缩比约为2，其作用是将聚合物熔化；第二段螺杆则用于将气体和绝缘材料彻底混和，该部分螺杆的设计结构有利于降低熔融温度，即提高熔体的粘度。基本原理如图2所示。

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PE绝缘材料经过螺杆挤出到机头，并在机头的出口处暴露到大气压力下，因而形成气泡。如果只是使用泡-皮的双层挤出机头，则绝缘材料将会在模具出口之前便暴露到大气压力之下。结果导致气体于导体与模具孔之间的间隙被释放，沿着导体表面形成一个长形的气泡。

要解决这一问题，须使用三层共挤的机头，将一层薄皮（厚度一般为0.02～0.05mm）挤到内层，防止气体沿着导体的表面释放。即采用皮-泡-皮共挤绝缘的三层挤出机组（如图3所示）。对于内薄皮的选择，必须要符合在高速条件下挤成薄壁的要求。LLDPE便能满足此要求。此种内薄皮大大提高了绝缘层的延伸性能（断裂延伸），并确保绝缘层可以良好地粘附在导体上。
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图3 用于三层共挤的挤出机组

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物理发泡串联生产线

目前，国外市场对于数据电缆的安全性要求越来越严格，很多标准都要求使用氟塑料绝缘材料。意大利桑浦公司在这方面拥有领先技术，并一直与材料供应商（如杜邦等）紧密合作研发新技术。

众所周知，通过氮气和塑料良好混合并维持在最稳定的状态，才能达到发泡度高、泡细腻而均匀的效果。但是，如果在套筒中高转速产生高压力的情况下，混合将会遇到极大的困难。通常φ60mm挤出机为了达到最高线速度，必须开到极高转速，这时就已经非常接近挤出机的转速极限，转速与挤出量之间已超出了线性关系范围。挤出机在此状态下长期工作，严重影响其稳定性，而且在螺筒和螺杆间产生极高的压力，严重影响发泡效果。

针对这一问题，意大利桑浦公司开发了氟塑料物理发泡串联生产线（如图4所示）。该物理发泡生产线的主挤出机以φ80mm代替以前的φ60mm或φ65mm。φ80mm挤出机只须以大约2/3的转速便可以达到同样的线速度和出胶量，真正达到挤出机运行的最佳状态，在套筒内压力适中，使混合更均匀，从而达到发泡均匀细腻的效果。
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图4 氟塑料物理发泡串联生产线

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一般多数其他供应商都使用以前电话电缆生产线的直径为300～350mm的牵引轮，意大利桑普公司在该生产线中采用多道次冷却槽的直径为400mm的牵引轮。由于物理发泡的芯线直径比其他实芯直径大，而且物理发泡特别容易受弯曲半径的影响，所以一般的CATV同轴电缆从不允许在完全冷却以前产生弯曲，即使进收线盘对线盘筒体直径也有要求。当然，数据缆芯由于直径小，速度快，必须要经过多道次冷却，但如果弯曲半径小，对传输性能产生显着影响，微波损耗增加。特别是将来这条生产线还要做5mm的微型同轴，如果直径小于400mm的牵引轮根本无法满足要求。因此，改良设计采用直径较大的牵引轮来防止损耗增加和绝缘层损坏。

C. “发泡剂”的原理是什么

所谓发泡剂就是使对象物质成孔的物质，它可分为化学发泡剂和物理发泡剂和表面活性剂三大类。
化学发泡剂 是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在聚合物组成中形成细孔的化合物。
化学发泡剂又有无机发泡剂和有机发泡剂之分。
有机发泡剂主要有以下几类：
1．偶氮化合物；
2．磺酰肼类化合物
3．亚硝基化合物。
无机发泡剂主要有以下类别：
碳酸氢钠 碳酸氧钠是一种无机发泡剂，白色粉末，比重2.16。分解温度约为100-140℃，并放出部分CO2，到270℃时失去全部CO2。溶于水而不溶于醇。
物理发泡剂 泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化，即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成，那么这种物质就称作物理发泡剂。
常用的物理发泡剂有低沸点的烷烃和氟碳化合物。
1．正戊烷
2．正己烷
3．正庚烷
4．石油醚（石脑油）
5．三氯氟甲烷（简称Freon11）
6．二氯二氟甲烷（简称Freon12）
7．二氯四氟乙烷（简称Freon114）
表面活性剂 阴离子表面活性剂水溶液在机械作用力引入空气的情况下，产生大量泡沫，在纸面石膏板、发泡混凝土领域大量应用。
发泡剂均具有较高的表面活性，能有效降低液体的表面张力，并在液膜表面双电子层排列而包围空气，形成气泡，再由单个气泡组成泡沫。发泡剂的实质就是它的表面活性作用。没有表面活性作用，就不能发泡，也就不能成为发泡剂，表面活性是发泡的核心。
常用的表面活性剂类发泡剂有：
1．十二烷基硫酸钠（K12）
2．脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）
3．松香皂类发泡剂
4．动植物蛋白类发泡剂
5．纸浆废液等。

D. 发泡剂的原理是什么

发泡剂分为两类，化学发泡剂与物理发泡剂。化学发泡剂是在高温下分解形成气态分解物（N2、CO2、NH3等）有机物和无机物。这个分解过程通常是放热和不可逆的。物理发泡剂可以是液体，也可以是在正常情况下已汽化的物质。物理发泡剂包括脂肪族、碳氢化合物（戊烷、己烷、癸烷等）。含氯碳氢化合物（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稀有气体和空气。
常规的物理发泡是指,将物理发泡剂与树脂基体均匀混合,通过改变操作过程中的条件,依据热力学不稳定原理使发泡剂发生物理变化,进而生成气泡的过程。
化学发泡剂,受热分解或原料组分间发生化学反应而产生的气体,化学发泡剂在加热时释放出的气体有二氧化碳、氮气、氨气等。

E. 泡沫混凝土采用物理发泡与化学发泡有什么不同

物理发泡是采用机械的动力装置，把水泥浆搅拌成泡沫状的。化学发泡使用双氧水在水泥浆中分解成氧气产生的泡沫。但，无论是化学发泡还是物理发泡，都需要使用稳泡剂，否则，产生的泡沫很快就会破碎，一般使用的都是稳泡剂母液，譬如：发泡水泥保温板稳泡剂母液FL-6 适用于物理发泡和化学发泡，稳泡性能好。

F. 物理发泡模具原理

简单地说，就是用物理方法来发泡塑料。通常有三种方法：

(1)先将惰性气体在压力下溶解在塑料熔体或糊状物中，然后减压释放气体，使塑料中形成孔隙发泡；

(2)通过蒸发溶解在聚合物熔体中的低沸点液体来发泡；

(3)将空心球加入塑料中形成泡沫进行发泡。

物理发泡法使用的物理发泡剂成本相对较低，特别是二氧化碳和氮气成本较低，且阻燃wuwuran，因此其应用价值较高；此外，物理发泡剂发泡后无残留，对发泡模具性能影响不大。然而，它需要特殊的注塑机和辅助设备，这在技术上是困难的。化学发泡法

化学发泡法是利用化学方法产生的气体对塑料进行发泡：加热加入到塑料中的化学发泡剂，使气体分离释放出泡沫；此外，还可以利用各种塑料部件之间的化学反应释放的气体来发泡。

化学发泡剂发泡模具的注塑工艺与一般注塑工艺基本相同。塑料的加热、混合、塑化以及大部分发泡和膨胀都是在注塑机中完成的。

总之，无论选择哪种塑料原料或采用哪种发泡方法，发泡过程一般都要经过泡核形成、泡核膨胀、泡体固化成型等阶段。

结构发泡成型

结构发泡成型是一种化学发泡方法，是注射成型技术的一次革命。它保留了传统注射成型工艺的诸多优点，避免了传统注射成型工艺中遇到的产品强度不足、生产周期长、成型率低等问题。

此外，使用结构发泡技术还可以成型大型复杂产品，使用低成本模具，同时操作多个模腔，从而降低产品的生产成本。结构发泡制品是一种表层致密的连体发泡材料，其单位重量的强度和刚度是同类未发泡材料的3~4倍。

G. 谁能解释一下“物理发泡”。

物理发泡法
定义
通过成型过程中材料的挥发分或分散在材料中的挥发分使材料产生泡孔的方法。

1.物理发泡用的往往是二氧化碳一类比较容易挥发沸点比较低的物质，遇到较高温度就变成其它产生发泡效果，
2.化学发泡是通过化学反应产生二氧化碳一类气体，物理发泡较为安全一点，但效果没有化学发泡好。