[發明專利]一種超臨界流體輔助聚合物模壓發泡裝置

有效

• 申請號: 201310135232.3
• 申請日: 2013-04-09
• 公開（公告）號: CN104097288A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 高長云;冷秀江
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: B29C44/02
• 分類號: B29C44/02;B29C44/34
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技術領域

本發明涉及高分子材料加工領域，一種超臨界流體輔助聚合物模壓發泡裝置，可用于熱塑性塑料、熱塑性彈性體或橡膠材料等的超臨界流體發泡。

背景技術

超臨界流體是指溫度和壓力均高于其臨界點的流體，超臨界流體具有類似氣體的擴散性和類似液體的溶解能力，同時兼具低黏度，低表面張力的特性等，因此超臨界流體具有超強的滲透能力。超臨界CO₂和N₂具有無毒、不燃、價廉、化學上呈惰性等特點，同時由于其自成核能力強，在熱力學不穩定時(壓力突然降低或溫度升高時)可以析出大量泡核，可以制備聚合物微孔發泡材料。聚合物超臨界流體發泡的成型方法主要有連續擠出發泡、注射發泡、間歇形式的釜壓發泡方法。不同的成形方法具有不同的特點，連續擠出成型適合于連續擠出具有一定斷面形狀的發泡材料，注射發泡成型可以注射形狀復雜的發泡制品，兩者效率高，但設備投資大；間歇式的釜壓發泡效率低，主要用于實驗研究。中國專利201110054581.3公開了一種超臨界模壓發泡制備聚合物微孔發泡材料的方法，超臨界流體模壓發泡不同于模壓化學發泡過程，本發明就是利用可以提供一定壓力和溫度的模壓機，提供一種超臨界流體輔助聚合物模壓發泡裝置，將超臨界流體輔助模壓發泡模具至于模壓機上、下熱板之間，在一定的溫度和壓力作用下，超臨界流體逐漸滲透到聚合物基體里面，然后快速釋放壓力來進行發泡，可得到一定形狀和泡孔結構的發泡材料。該裝置具有結構簡單、易操作、適應多種聚合物材料、溫度和壓力可獨立調節等優點。

發明內容

一種超臨界流體輔助聚合物模壓發泡裝置，該裝置包括：超臨界流體輸送系統、模具系統、溫度測量裝置、壓力測量裝置、壓力釋放裝置、顯示及控制系統，其特征在于超臨界流體輸送系統與模具系統相連，溫度測量裝置、壓力測量裝置、壓力釋放裝置分別與模具系統相連。該裝置克服了連續擠出發泡和注射發泡設備投資大的不足，提供一種超臨界流體模壓發泡裝置，結合可提供一定壓力和溫度的模壓機，實現多種聚合物材料的自由發泡和可控發泡。

所述發泡裝置的超臨界流體輸送系統為恒壓式超臨界CO₂或超臨界N₂輸送系統。

所述模具系統的下模與成型模之間、成型模上端與上模間留有間隙，作為超臨界流體進、出模具型腔的通道。

所述模具系統中的成型模為可拆卸結構，可根據制品形狀進行更換。

所述模具系統上、下模之間帶有密封結構。

所述模具系統帶有溫度測量和壓力測量裝置。

所述模具系統帶有壓力釋放裝置，可為普通釋壓閥或電磁釋壓閥。

所述模具系統利用模壓機上、下熱板進行加熱。

所述模具系統冷卻結構可利用下模和成型模之間的間隙通超臨界流體冷卻，也可在模具上開設冷卻通道進行水冷。

所述發泡裝置還包括顯示和控制系統。

該發泡裝置利用可以提供一定壓力和溫度的模壓機，將超臨界流體輔助模壓發泡模具至于模壓機上、下熱板之間，在一定的溫度和壓力作用下，經過一定時間，超臨界流體逐漸擴散進聚合物基體，然后快速釋放壓力，得到一定形狀的發泡材料。

本發明的優點是：

(1)適用范圍廣，該裝置可用于熱塑性塑料、熱塑性彈性體、橡膠材料、及其共混材料或其復合材料的超臨界CO₂或超臨界N₂發泡。

(2)相對于連續擠出和注射發泡設備，該裝置結構簡單，易操作，成本低，適合小批量，形狀簡單的發泡材料的制備，還可制備標準發泡材料試樣，用于測試。

(3)成型模可更換，還可根據不同的發泡材料和發泡要求，采用合適的模具結構形式，在模壓機上進行自由發泡和可控發泡。

(4)模具系統采用夾套形式進氣及排氣，不易堵塞。

(5)該發泡裝置帶有冷卻結構，可實現物料的快速冷卻。

(6)該發泡裝置的發泡溫度、超臨界流體壓力等參數獨立可調，可滿足不同材料及發泡倍率的要求。

附圖說明

圖1為本發明超臨界流體輔助聚合物模壓發泡裝置一實施例的結構示意圖，但不僅限于此種結構。

該套裝置主要有六大部分組成：

(1)超臨界流體輸送系統1-4

1為氣瓶、2為增壓泵、3為進氣閥、4為單向閥

(2)模具系統5-9

5為上模或上蓋板、6為密封結構、7為下模或凹模、8為成型模、9為冷卻結構

(3)溫度測量裝置10

10為熱電偶