[發(fā)明專利]一種用于制備聚合物發(fā)泡材料的方法和裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011128746.2
• 申請(qǐng)日: 2020-10-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112172002A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙玲;許志美;劉濤;姚舜;宗原;胡冬冬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C44/34
• 分類號(hào): B29C44/34
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 王衛(wèi)彬;倪麗紅

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于制備聚合物發(fā)泡材料的方法和裝置。該裝置包含：一飽和單元，用于將聚合物顆粒在物理發(fā)泡劑中進(jìn)行飽和；一發(fā)泡單元，用于將所述飽和單元中飽和完成后的聚合物顆粒進(jìn)行發(fā)泡；一加料單元，用于將所述聚合物顆粒轉(zhuǎn)移至所述飽和單元中；所述加料單元、所述飽和單元和所述發(fā)泡單元依次同軸連接；所述加料單元和所述飽和單元通過(guò)第一閥門(mén)連接；所述飽和單元和所述發(fā)泡單元通過(guò)第三閥門(mén)連接。本發(fā)明中的用于制備聚合物發(fā)泡材料的方法和裝置降低了能量消耗，簡(jiǎn)化了發(fā)泡過(guò)程工序，降低了生產(chǎn)成本，縮短了發(fā)泡時(shí)間，提高了所得發(fā)泡珠粒泡孔尺寸均勻度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制備聚合物發(fā)泡材料的方法和裝置。

背景技術(shù)

聚合物發(fā)泡材料是一種以聚合物為基體，氣體為分散相的氣/固兩相復(fù)合材料，因?yàn)槠洫?dú)特的微孔結(jié)構(gòu)能夠改善聚合物材料的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，從而使之具有質(zhì)量輕、熱導(dǎo)率低、隔熱與隔音性能優(yōu)異、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。上述優(yōu)勢(shì)也推動(dòng)了聚合物發(fā)泡材料的廣泛應(yīng)用，為航空航天、交通運(yùn)輸、新能源包裝、電器、運(yùn)動(dòng)器械等提供了輕質(zhì)基礎(chǔ)原材料。

目前熱塑性塑料發(fā)泡材料的成型工藝主要有擠出發(fā)泡成型、注塑發(fā)泡成型、珠粒模塑發(fā)泡成型以及模壓發(fā)泡成型等。然而，擠出發(fā)泡成型樣品二維受限，注塑發(fā)泡成型樣品倍率較低，而珠粒模塑發(fā)泡成型能夠得到三維超低密度發(fā)泡材料，拓寬發(fā)泡制品的應(yīng)用領(lǐng)域。目前珠粒模塑發(fā)泡比較成功的包括EPS、EPE、EPP、E-TPU。珠粒模塑發(fā)泡成型技術(shù)包含兩種不同的技術(shù)：預(yù)發(fā)泡珠粒生產(chǎn)技術(shù)和模壓熔接成型技術(shù)。首先通過(guò)預(yù)發(fā)泡珠粒生產(chǎn)技術(shù)制備出高倍率的熱塑性聚合物預(yù)發(fā)泡珠粒，再將預(yù)發(fā)泡珠粒輸送到模腔中，從模具上的通氣孔或通氣槽通入一定壓力的蒸汽，使珠粒再次膨脹并熔接成型，然后關(guān)閉蒸汽入口并卸去模腔壓力，發(fā)泡制品便進(jìn)一步膨脹至充滿整個(gè)型腔。珠粒模塑發(fā)泡成型技術(shù)可以制備異形發(fā)泡制品，提高了加工過(guò)程的能量利用效率，減少了邊角廢料的產(chǎn)生。

目前的珠粒模塑發(fā)泡成型中預(yù)發(fā)泡珠粒生產(chǎn)工藝分為高壓釜式制備技術(shù)及噴動(dòng)床制備技術(shù)。

高壓釜式制備技術(shù)即將熱塑性聚合物顆粒、分散介質(zhì)、分散劑、表面活性劑一起加入高壓釜中，隨后通入二氧化碳置換釜內(nèi)空氣，初步調(diào)整壓力直至其穩(wěn)定，開(kāi)始攪拌整個(gè)混合物體系，強(qiáng)化二氧化碳進(jìn)入聚合物基體的擴(kuò)散過(guò)程，對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行程序升溫加熱到適宜溫度后進(jìn)行保溫，注入二氧化碳至發(fā)泡壓力，保持高壓釜內(nèi)壓力一段時(shí)間，打開(kāi)泄壓閥門(mén)，壓力變化所引起的熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)使聚合物基體和發(fā)泡劑發(fā)生了相分離，引發(fā)了氣泡的成核和生長(zhǎng)，最終得到了膨脹的熱塑性聚合物發(fā)泡珠粒。一次發(fā)泡得到的熱塑性聚合物發(fā)泡珠粒需進(jìn)行干燥除去表面殘留的水分和各種有機(jī)助劑。高壓釜式珠粒發(fā)泡過(guò)程消耗能量過(guò)高，分散介質(zhì)和分散劑后續(xù)處理成本高，工序冗繁，生產(chǎn)成本較高，并且所得發(fā)泡珠粒泡孔尺寸不均。

噴動(dòng)床制備技術(shù)是將熱塑性聚合物顆粒、分散介質(zhì)加入噴動(dòng)床，利用高壓二氧化碳持續(xù)吹掃，使聚合物珠粒處于噴動(dòng)狀態(tài)，并在超臨界二氧化碳?xì)夥罩羞M(jìn)行飽和，并保持噴動(dòng)床內(nèi)二氧化碳?jí)毫χ溜柡屯瓿桑焖俅蜷_(kāi)泄壓閥門(mén)后，得到熱塑性聚合物發(fā)泡珠粒。盡管該工藝有效地克服了高壓釜式存在的后處理過(guò)程復(fù)雜、能量消耗大等缺點(diǎn)，但是噴動(dòng)床制備技術(shù)仍存在間歇操作生產(chǎn)效率低等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服目前熱塑性珠粒發(fā)泡材料制備技術(shù)存在的能耗高、工序冗繁、生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)效率低下、所得發(fā)泡珠粒泡孔尺寸不均的缺陷，而提供了一種用于制備聚合物發(fā)泡材料的方法和裝置。本發(fā)明所提供的用于制備聚合物發(fā)泡材料的方法和裝置降低了能量消耗，簡(jiǎn)化了發(fā)泡過(guò)程工序，降低了生產(chǎn)成本，縮短了發(fā)泡時(shí)間，提高了所得發(fā)泡珠粒泡孔尺寸均勻度。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種制備聚合物發(fā)泡材料的裝置，其中，所述制備聚合物發(fā)泡材料的裝置包含：

1)一飽和單元，用于將聚合物顆粒在物理發(fā)泡劑中進(jìn)行飽和；

2)一發(fā)泡單元，用于將所述飽和單元中飽和完成后的聚合物顆粒進(jìn)行發(fā)泡；