化学交联聚乙烯发泡材料(XPE)是无毒、无臭的环保型高分子发泡材料,因有良好的耐冲击性、隔热性、耐水性、电性能和耐腐蚀性,二次加工性能良好,现已广泛用于汽车、包装、体育器材、建筑等领域。前人对于XPE的挤出、模压等发泡过程研究较多,而对于其在发泡炉中的自由发泡过程国内外研究很少,基于此,本论文对XPE的自由发泡过程进行了较为系统的研究。XPE的性能与制品的泡孔结构有很大关系,其泡孔结构与成型过程中的工艺条件、工程因素密切相关,为了实现XPE自由发泡过程的泡孔可控,本论文首先在模拟发泡炉的单管反应器中研究了纯发泡剂偶氮二甲酰胺(AC),以及在活化剂ZnO作用下的分解动力学,同时也考察了其在聚乙烯树脂中的分解动力学,结果表明ZnO能降低AC的分解温度并增大发气量,AC的分解动力学模型是自催化反应及n级分解反应的混合模型；其次结合理论与实验研究了非交联聚乙烯自由发泡过程中的气泡成核、气泡长大,结果表明聚乙烯自由发泡成核的过程存在起始成核温度210℃和最优成核温度230℃,温度升高有利于气泡的长大；再次在管式炉中研究了工程因素(交联温度、发泡温度、两者时间比、气速)和助剂ZnO、TAIC对泡孔结构的影响；最后,在中试规模的发泡炉中对管式炉中的小试结果进行了验证。小试和中试的研究结果表明：降低交联温度、缩短交联发泡时间比有利于形成小尺寸的泡孔；提高发泡温度有利于形成均匀的泡孔结构并提高生产效率；当AC与ZnO的质量比为25：1、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)质量分数为3%时,有良好的发泡效果,不仅有利于形成均匀的泡孔结构并且提高生产效率。