化学发泡剂是一种能产生气体的化学物质。产生的气体通常是氮气、二氧化碳、水和其他少量气体。氮气是产生的最佳气体，渗透性低，无味无毒，能产生性能好、气泡均匀的泡沫。
在适当的加工过程中，它会释放气体，在塑料中形成气泡孔。泡沫的形成一般可分为四个阶段。
在第一阶段，发泡剂必须完全均匀地分散在聚合物中，聚合物通常是液体或熔化的。此时，发泡剂可以在聚合物中形成真正的溶液，或均匀地分散在聚合物中，形成两相系统。发泡剂和聚合物材料的混合物通常以密集或开放的形式添加。在选择发泡剂时，必须考虑炼胶温度低于发泡剂的分解温度。
第二阶段，大量单个气泡形成后，系统转化为气体分散在液体中的系统。为了促进大量小气泡的形成，往往需要在系统中添加核剂。否则，会产生非常不均匀的气泡孔。成核剂一般是非常细的惰性颗粒，碳酸钙、高岭土碳黑等添加剂可用作成核剂。
在第三阶段，由于更多的气体通过聚合物扩散并进入泡沫孔，最初形成的泡沫孔正在增加。如果这段时间足够长，单个泡沫孔将相互接触和融合。如果泡沫主要是通过泡沫孔连接形成的，则称为开放式泡沫。如果泡沫是由不连接的泡沫孔形成的，则称为闭孔泡沫。如果允许泡沫孔无限融合，泡沫就会坍塌。
第四阶段，当聚合物粘度增加，发泡剂分解基本完全，泡沫孔不能再生长时，泡沫就会稳定，成为成型产品。聚合物粘度可以通过冷却、交联或其他方法来增加。在发泡过程的最后三个阶段，从时间上看，可以短到几分之一秒，最长不超过几秒钟。
泡沫塑料的质量与生产过程中发泡剂的分解以及聚合物材料的凝胶（聚合物材料的粘度）密切相关。发泡剂的分解过程通常需要与聚合物材料的凝胶过程相同，或者凝胶比发泡剂的分解早一点。
如果上述两个过程不匹配，则无法获得性能良好的泡沫。如果凝胶过程滞后于泡沫过程，泡沫壁粘度过低，会导致泡沫柔软，严重时不支持泡沫材料坍塌；相反，泡沫壁强度过高，使泡沫壁内部压力过高，使孔壁撕裂，在泡沫中心大面积开裂。
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