为了充分理解泡沫形成的机理，必须了解在泡沫形成过程中聚氨酯材料的粘弹性变化。当制备软化聚氨酯泡沫时，液体原料同时发生反应以产生气泡，首先从粘度的迅速增加开始，逐渐变为胶体，然后进一步转变为高弹性聚合物。聚氨酯硬质泡沫也从液态原料通过凝胶转变为热固性硬质聚合物。这种材料的粘弹性的变化对于聚氨酯泡沫的泡沫结构和泡沫稳定性极为重要。

众所周知，在软质聚氨酯泡沫的形成过程中，系统同时经历两次变化。一种是气体的产生，该气体在系统中膨胀吸收，导致材料变大。第二个是原料通过反应产生分子链增长和交联，从而使最初的液体原料逐渐转变为高粘度，可溶和中等分子量的热塑性低聚物。在进一步的反应中，产生支化和交联。分子量进一步增加，并且分子结构从简单的线性类型逐渐改变为一定的网络结构。当分子量达到较高的值，并且在交联点之间存在一定长度的分子连接时，将形成不溶性和大分子较高的弹性网络。在理想条件下，结构没有粘度特性，其动态粘度几乎等于零。

或者由于材料的粘度不高，则气泡体积增加，并且气泡壁膜相应地流动和膨胀，或者气泡壁膜更具弹性，所以气泡难以产生膜破裂，导致存在多孔气泡结构。在聚氨酯硬质泡沫塑料中，由于存在大量的闭孔结构和封闭的气体，泡沫的热导率降低，有利于材料在隔热领域的应用。但是对于包含大量气体的聚氨酯柔性泡沫则不是这种情况。闭孔泡沫结构的泡沫壁刚度不足。当泡沫从生产线逐渐冷却时，由于封闭气体的冷却，体积将变小，这将导致泡沫产品收缩和变形。

总之，控制聚氨酯泡沫孔结构的空隙或破裂实质上是为了控制由气体产生的发泡反应速率和液相材料的分子量增长速率，即凝胶反应速率。

在一步法聚氨酯泡沫的过程中，通过使用具有不同功能和不同用量的催化剂，可以实现分子链生长的发泡反应和凝胶反应之间的平衡。根据对催化剂的基础研究，已知胺化合物催化剂主要用于调节异氰酸酯与水的反应，对二氧化碳气体的产生和链增长反应具有催化作用。有机锡催化剂主要用于促进异氰酸酯和羟基化合物的反应，它们之间的反应催化聚合物的链增长反应。调节这两种类型的催化剂的量可以对聚氨酯泡沫的制备产生很大的影响。

可以看出，有机锡催化剂的量对泡沫结构有很大的影响并且非常敏感。在其他配方的正常条件下，有机锡催化剂用量不足会导致泡沫形成空心。如果用量合适，则气体发生反应和凝胶反应可以达到更好的平衡状态，从而产生细小且开孔的泡沫。但是，如果用量太大，聚合物链会过快地生长，并且细胞壁膜的强度会增加，导致大量闭孔泡沫。