一种超临界气体模压发泡预处理装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种超临界气体模压发泡预处理装置及方法，属于超临界发泡技术领域。发泡装置，包括：气瓶，用于提供气体；气瓶依次通过减压阀、气体缓冲罐连接于耐高温高压容器；耐高温高压容器上设置有聚合物加料口和聚合物出料口，耐高温高压容器的内部为容器腔体；在耐高温高压容器上设有气体进口和辅助进气口，气体缓冲罐通过气体管路分别连接于气体进口和辅助进气口；在耐高温高压容器上还设置有排气口。本发明专利技术提供的超临界气体模压发泡预处理装置具有以下的优点：气体与聚合物之间分散均匀、快速；得到的发泡材料均匀性提高；采用了气体缓冲结构，使得加气过程安全性提高；采用了冷却液与膨胀阀之间的热交换系统，使过程中的能量得到有效利用。

A Pretreatment Device and Method for Supercritical Gas Foaming by Molding

【技术实现步骤摘要】
一种超临界气体模压发泡预处理装置及方法
本专利技术涉及一种超临界气体模压发泡预处理装置及方法，属于超临界发泡

技术介绍
近年来，随着塑料应用的不断扩大，需求量也逐年增加，从而导致塑料工业的快速发展。由于当前和未来所面临的资源和能源日益枯竭的危险，塑料工业面临着前所未有的挑战。如何在减少塑料用量的情况下，不对塑料制品的性能造成较大的影响，成为了塑料工业研究的新方向。美国麻省理工学院的NumSuh教授提出了如何在保障塑料制品的物理性能（尤其是塑料的机械强度）和外观不变差的前提下，通过减少塑料的使用量来降低其生产成本的问题。为解决这一问题，研究者们提出了泡沫塑料的观点，在聚合物中引入均匀细小的气泡，从而减少单个聚合物制品的原料使用量；引入的泡孔能够钝化聚合物中的裂纹尖端、增大裂纹扩展所需的能量，从而保证聚合物制品的韧性。泡沫塑料作为高性能工程塑料的一个重要分支，成为近年研究的热点，泡沫塑料是一种由聚合物和气体分子组成的气固两相复合材料，这种复合材料具有特殊的结构和性能，例如质量轻、导热率低、隔音性能好、缓冲性能优良、比强度高等。超临界发泡方法是利用温度、压力等因素对气体在聚合物基本体中溶解度的影响，通过对温度和压力的调节，降低气体在聚合物中的溶解度，进而形成过饱和状态，诱导气体成核及生长从而制得微孔发泡塑料。超临界气体发泡法主要分为三个阶段：1、聚合物/气体均相体系的形成；2、气泡成核；3、气泡生长和定型。其中，模压法制备微孔发泡塑料作为一项新的微孔发泡技术，有很多其他加工方法所不具备的优点，该技术适用于加工熔体粘度低和用现已工业化的挤出、注塑和吹塑等微孔发泡加工技术无法制备出薄型微孔发泡片材的塑料。它使用普通的热压机设备进行加工，工艺流程简单，操作容易，加工条件温和，对设备要求低，生产工艺稳定，费用低廉，加工成本相对微孔挤出、微孔注塑等其他加工方法来说要低得多。然而在传统的模压法制备微孔发泡塑料的过程当中，存在着超临界气体和聚合物不能够进行充分的混合，以及制备得到的材料泡孔分布不均匀等问题，限制了材料的性能进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供了一种超临界气体模压发泡预处理装置及方法，本装置可以对需要进行超临界气体模压发泡的聚合物进行预浸处理，解决了气体与聚合物之间扩散混合不均匀、材料冷却过程能量回用、生产设备安全性等诸多问题。技术方案是：一种超临界气体模压发泡预处理装置，包括：气瓶，用于供入气体；气瓶依次通过减压阀、气体缓冲罐连接于耐高温高压容器；耐高温高压容器上设置有聚合物加料口和聚合物出料口，耐高温高压容器的内部为容器腔体；在耐高温高压容器上设有气体进口和辅助进气口，气体缓冲罐通过气体管路分别连接于气体进口和辅助进气口；在耐高温高压容器上还设置有排气口。在一个实施方式中，耐高温高压容器中还设有冷却管，冷却管连接于冷却液管，冷却液管的一侧设有蒸发器，减压阀的一侧设有冷凝器，蒸发器和冷凝器的两端分别通过压缩机和膨胀阀构成一个闭合循环，所述的闭合循环的管路中装有热泵工质。在一个实施方式中，气瓶的数量为一个以上，并且气瓶通过汇流排管连接于减压阀，也可以采用其它的供气装置或者大容量的气罐。在一个实施方式中，气体进口通过阀门与气体缓冲罐连接。在一个实施方式中，辅助进气口通过阀门与气体缓冲罐连接。在一个实施方式中，辅助气体进口上还设有气体分布器。在一个实施方式中，耐高温高压容器上还设置有加热部件，用于对容器腔体进行加热；排气口上还连接有气体回收系统，用于对排除的气体进行回收利用。在一个实施方式中，气体分布器上设有多根多孔陶瓷管，多孔陶瓷管的两端套接于固定板的开孔当中，多孔陶瓷管的管壁通过陶瓷密封胶密封开孔中，并且多孔陶瓷管通过气体腔室与辅助气体进口中连通。在一个实施方式中，多孔陶瓷管相互之间平行分布。一种超临界气体模压发泡预处理方法，包括如下步骤：第1步，在耐高温高压容器中放入聚合物，对容器腔体加热；第2步，打开气瓶，气瓶中装有的二氧化碳或助发泡剂通过减压阀降低压力膨胀之后，进入气体缓冲罐，经过预热之后再分别由气体进口和辅助进气口进入容器腔体；第3步，对容器腔体进行加热，使二氧化碳气体或助发泡剂对聚合物进行渗透；第4步，对容器腔体快速降温，并且通过排气口将气体快速排除，得到预浸之后的聚合物。在一个实施方式中，所述的助发泡剂选自绿色环保型发泡剂或烷烃类液态发泡剂中的一种或两种的混合。在一个实施方式中，所述的绿色环保型发泡剂选自如乙醇、丙醇、氟代丙烯类等的一种或者几种的混合。在一个实施方式中，所述的烷烃类发泡剂选自如戊烷、丁烷等的一种或者几种的混合。在一个实施方式中，快速降温是指通过冷却液对聚合物进行冷却。在一个实施方式中，冷却液通过热泵系统与减压阀之间进行热量交换。在一个实施方式中，第4步中通过排气口排除的气体通过气体回收系统进行回收利用。有益效果本专利技术提供的超临界气体模压发泡预处理装置具有以下的优点：1）气体与聚合物之间分散均匀、快速；得到的发泡材料均匀性提高；2）采用了气体缓冲结构，使得加气过程安全性提高；3）采用了冷却液与膨胀阀之间的热交换系统，使过程中的能量得到有效利用。附图说明图1是模压发泡装置的结构图；图2是预发泡设备的结构图；图3是另一种预发泡设备的结构图；图4是进气分布器的结构图；图5是进气分布器的安装图。其中，1、容器腔体；2、聚合物加料口；3、耐高温高压容器；4、聚合物出料口；5、加热部件；6、冷却管；7、气体进口；8、排气口；9、气体管路；10、辅助进气口；11、冷却液管；12、气瓶；13、减压阀；14、气体缓冲罐；15、压缩机；16、膨胀阀；17、冷凝器；18、蒸发器；19、气体分布器；20、多孔陶瓷管；21、气体腔室；22、开孔；23、陶瓷密封胶；24、热缩温敏凝胶；25、固定板；26、气体回收系统；27、汇流排管。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，在权利要求和说明书中使用的序数词例如“第一”、“第二”、“第三”等，用于修饰权利要求项而不是由于本身含有任何优先、在先或一项权利要求的顺序在另一权利要求之前或者执行方法步骤的时间顺序。但是，仅仅作为标签使用以区别例如带有特定名称的权利要求的元素与另外一个带有相同名称的元素（而不是用于顺序性的属于），来区分权利要求的元素。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。应理解的是，当一个元件被提及与另一个元件“连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超临界气体模压发泡预处理装置，其特征在于，包括：气瓶（12），用于供入气体；气瓶（12）依次通过减压阀（13）、气体缓冲罐（14）连接于耐高温高压容器（3）；耐高温高压容器（3）上设置有聚合物加料口（2）和聚合物出料口（4），耐高温高压容器（3）的内部为容器腔体（1）；在耐高温高压容器（3）上设有气体进口（7）和辅助进气口（10），气体缓冲罐（14）通过气体管路（9）分别连接于气体进口（7）和辅助进气口（10）；在耐高温高压容器（3）上还设置有排气口（8）。

【技术特征摘要】
1.一种超临界气体模压发泡预处理装置，其特征在于，包括：气瓶（12），用于供入气体；气瓶（12）依次通过减压阀（13）、气体缓冲罐（14）连接于耐高温高压容器（3）；耐高温高压容器（3）上设置有聚合物加料口（2）和聚合物出料口（4），耐高温高压容器（3）的内部为容器腔体（1）；在耐高温高压容器（3）上设有气体进口（7）和辅助进气口（10），气体缓冲罐（14）通过气体管路（9）分别连接于气体进口（7）和辅助进气口（10）；在耐高温高压容器（3）上还设置有排气口（8）。2.根据权利要求1所述的超临界气体模压发泡预处理装置，其特征在于，耐高温高压容器（3）中还设有冷却管（6），冷却管（6）连接于冷却液管（11），冷却液管（11）的一侧设有蒸发器（18），减压阀（13）的一侧设有冷凝器（17），蒸发器（18）和冷凝器（17）的两端分别通过压缩机（15）和膨胀阀（16）构成一个闭合循环，所述的闭合循环的管路中装有热泵工质。3.根据权利要求1所述的超临界气体模压发泡预处理装置，其特征在于，气瓶（12）的数量为一个以上，并且气瓶（12）通过汇流排管（27）连接于减压阀（13），也可以采用其它的供气装置或者大容量的气罐。4.根据权利要求1所述的超临界气体模压发泡预处理装置，其特征在于，气体进口（7）通过阀门与气体缓冲罐（14）连接；辅助进气口（10）通过阀门与气体缓冲罐（14）连接。5.根据权利要求1所述的超临界气体模压发泡预处理装置，其特征在于，辅助气体进口（10）上还设有气体分布器（19）；耐高温高压容器（3）上还设...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚鹏剑，李光宪，王素真，黄亚江，蒋根杰，洪江，
申请(专利权)人：江苏集萃先进高分子材料研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32