一种超临界流体低温二次发泡工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种超临界流体低温二次发泡工艺，属于超临界发泡工艺领域，采用聚烯烃类材料或热塑性弹性体类材料在第一反应釜中与惰性气体接触，使气体渗入到材料内部；降低压力使材料膨胀，得到一次发泡材料并将其取出放入第二反应釜中，第二反应釜中温度高于第一反应釜中温度且低于材料的软化点温度，冲入压力高于大气压力的气体；快速排放第二反应釜中气体，使材料二次发泡。本发明专利技术的有益效果是：利用二次发泡工艺，二次发泡采用的发泡温度均低于塑料软化点，塑料在膨胀过程中仍具有一定的弹性，大幅降低了因内部气体的外溢而对中空腔体造成的破坏，提高了发泡制品发泡倍率的均匀性和性能的一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界流体低温二次发泡工艺
本专利技术涉及超临界发泡工艺领域，具体而言，涉及一种超临界流体低温二次发泡工艺。
技术介绍
中国专利技术专利CN1946782B公开一种含氟聚合物泡沫及其制备方法和应用，其方法包括如下步骤：(a)使含氟聚合物树脂在高于大气压的压力下与至少一种惰性气体接触，以驱使气体进入树脂内，(a1)将树脂温度升高到其软化点或软化点之上，其中步骤(a)和(a1)可以以任何顺序发生或同时发生，以及(b)在将温度保持在所述树脂的软化点或软化点之上的同时，降低压力，以使树脂膨胀，产生闭孔含氟聚合物泡沫，其中树脂在膨胀之前被交联。该专利利用含氟聚合物树脂在高温和高压下与惰性气体接触，让含氟聚合物树脂吸收一定量的这些气体，然后在高于树脂软化点的温度下降低压力，使得这些树脂膨胀，产生出具有非常均匀的孔度分布并且具有高闭孔百分比的闭孔含氟聚合物泡沫。又如中国专利技术专利CN108290325B公开了一种制造发泡制品的方法，包括：(a)注塑熔融的热塑性弹性体以形成前体；(b)使该热塑性弹性体交联；(c)将热塑性弹性体加热至第一温度以软化该热塑性弹性体；(d)在第一压力下用至少一种惰性气体对该热塑性弹性体进行输注，第一压力足以使得该至少一种惰性气体渗透到软化的热塑性弹性体中；以及(e)在制品软化的同时，将压力减至低于所述第一压力的第二压力，以使前体至少部分发泡成发泡制品，其中发泡制品与前体的形状基本相同。其中第一温度和第三温度均达到了软化弹性体的温度，即高于其软化点。中国专利技术专利CN101107300B公开了一种闭孔聚酰胺泡沫材料的制备方法，在高压和高于树脂的软化点的温度下使聚酰胺树脂接触惰性气体，和减小压力，同时维持温度高于所述树脂的软化温度，造成所述树脂的膨胀。中国专利技术专利申请CN107073767A公开了一种用于制造非均匀形状的三维泡沫制品的方法，采用了两阶段氮压力釜方法和在至少一个尺寸上具有非均匀横截面的预制件。上述专利树脂制品在成核和发泡过程中，树脂温度都升高到软化点或软化点以上，在第一反应釜中，有多次降压和降温行为，其至少存在如下缺点：(1)由于整个过程基本都是在超出树脂软化点的温度下进行操作，树脂材料在高温热效应下，将发生降解现象，材料降解，物理性能将会下降。(2)由于整个过程中需要将温度提高到超出树脂的软化点，而在反应釜泄压的过程中，由于热气大部分都已经跑出，使得每次加温都需要将气体重新加热，整个加热时间比较长，大大降低了生产效率，而且反复加温和泄压的过程会造成大量的热量浪费，并且造成环境污染，在日益严峻的环保要求下，操作起来非常麻烦。(3)在第一反应釜中，为了控制树脂材料的膨胀尺寸，都采用了多次次排气降压和降温，先温度在软化点之上，将压力降到高于大气压的某温度，然后保压，在将温度降低到软化点之下某温度，再将压力降到大气压，取出材料；如此反复操作，造成能源的极大浪费，且操作麻烦又难控制。基于以上缺点，超临界流体在低温环境下，即温度低于树脂软化点的发泡开始得到关注。如中国专利CN111073023A公开了一种低温超临界发泡工艺，包括如下步骤：①采用聚烯烃类材料或热塑性弹性体类材料在高于大气压压力的反应釜中与至少一种惰性气体接触，以驱使气体进入所述材料内；所述聚烯烃类材料或热塑性弹性体类材料的保压温度低于所述材料的熔融温度5-40℃；②降低压力，使所述材料膨胀，产生一次发泡材料并将一次发泡材料取出；③将一次发泡材料取出，投入到隧道炉中进行二次发泡，隧道炉的温度高于所述材料的熔融温度。相较于传统高温发泡工艺，其在节约能源、提高反应釜的利用率和发泡质量等方面均得到了改善。美国专利技术专利US10322561B2将聚乳酸聚合物材料通过第一动态密封件插入加压室；将加压室中的聚乳酸聚合物材料在第一压力和第一温度下暴露于二氧化碳中第一时间段，以使聚乳酸聚合物材料至少部分地被二氧化碳饱和，第一时间段小于约10分钟；通过第二动态密封件将聚乳酸聚合物材料从加压室中移除；以及在第二压力和第二温度下加热聚乳酸聚合物材料第二时间段，第二压力小于第一压力，第二温度大于第一温度，其中所述第一动态密封件和所述第二动态密封件中的至少一个包括密封表面，所述密封表面构造成在所述密封表面和所述聚乳酸聚合物材料之间保持约0.002英寸至约0.005英寸的间隙。其中第二温度为80-110℃，而聚乳酸的熔点在155-185℃，其中其在第一压力变成第二压力的过程中出现了一次发泡。再如中国专利技术专利CN106146874B公开了一种超临界流体发泡聚烯烃材料及其制备方法，所述超临界流体发泡聚烯烃材料采用以下步骤制备得到：制备聚烯烃片材，所述聚烯烃材料的熔点为Tm；对聚烯烃片材进行辐射交联；将得到的交联聚烯烃片材放入压力容器中，进行高压氮气浸渍，所述浸渍温度T1为Tm+(30～120)℃；然后在0.5～15s内快速卸压成核，成核温度T2＝Tm-(50～80)℃：然后再进行低压加热发泡，发泡温度T3为Tm+(20～50)℃，且所述T3小于T1。其将成核和发泡分开进行，在得到相同尺寸发泡样品的情况下，可减小高压釜的体积，减少超临界流体的用量，缩短浸渍过程中升温及加压的时间，提高发泡材料的生产效率，降低成本。上述专利中对塑料的发泡不是采用的一次发泡，就是在二次发泡过程中有一次发泡的温度高于塑料的软化点，温度高于塑料的软化点会造成热量的浪费和材料物理性能的降低，而且由于二次发泡过程中塑料中空腔体向外排放气体会受到气体向外的膨胀力作用，当温度在软化点以上时，塑料容易被热降解，塑料中空腔体的稳定性及力学性能均会出现大幅下滑，部分中空腔体在内部气体在释放过程中受到破坏，从而影响了发泡制品发泡倍率的均匀性和性能的一致性。
技术实现思路
针对现有技术中存在的反应釜利用率低、热量浪费严重、发泡性能差等问题，本专利技术提供了一种超临界流体低温二次发泡工艺，利用二次发泡工艺，二次发泡采用的发泡温度均低于塑料软化点，塑料在膨胀过程中仍具有一定的弹性，大幅降低了因内部气体的外溢而对中空腔体造成的破坏，提高了发泡制品发泡倍率的均匀性和性能的一致性。具体技术方案如下：一种超临界流体低温二次发泡工艺，包括如下步骤：步骤一，采用聚烯烃类材料或热塑性弹性体类材料在压力高于大气压力的第一反应釜中与至少一种惰性气体接触，使惰性气体渗入到材料内部；步骤二，在保持第一反应釜温度的同时，降低压力至大气压，使所述材料泡孔成核且少许膨胀，得到一次含有饱和惰性气体为发泡剂的发泡材料，并将一次发泡材料从第一反应釜中取出；这里当气体在材料中达到饱和后，快速将气体排放至大气压压力，快速打开第一反应釜盖，将材料取出。这个过程中，气体排放速率越快，得到的泡孔越细密，保留在材料内部作为发泡剂的气体越多，排气速度越慢，泡孔越大越稀疏，保留在制品内的作为发泡剂的气体也相对减少。步骤三，将所述一次发泡材料放入第二反应釜中，第二反应釜中温度T2高于第一反应釜中温度T1且低于所述材料的软化点温度Tm，往第二反应釜中冲入压力高于大气压力的气体；其中Tm-40本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超临界流体低温二次发泡工艺，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一，采用聚烯烃类材料或热塑性弹性体类材料在压力高于大气压力的第一反应釜中与至少一种惰性气体接触，使惰性气体渗入到材料内部；/n步骤二，在保持第一反应釜温度的同时，降低压力至大气压，使所述材料泡孔成核且膨胀，得到一次含有饱和惰性气体为发泡剂的发泡材料，并将一次发泡材料从第一反应釜中取出；/n步骤三，将所述一次发泡材料放入第二反应釜中，第二反应釜中温度T2高于第一反应釜中温度T1且低于所述材料的软化点温度Tm，往第二反应釜中冲入压力高于大气压力的气体；/n步骤四，快速排放第二反应釜中气体，使其中所述一次发泡材料二次发泡。/n

【技术特征摘要】
1.一种超临界流体低温二次发泡工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，采用聚烯烃类材料或热塑性弹性体类材料在压力高于大气压力的第一反应釜中与至少一种惰性气体接触，使惰性气体渗入到材料内部；
步骤二，在保持第一反应釜温度的同时，降低压力至大气压，使所述材料泡孔成核且膨胀，得到一次含有饱和惰性气体为发泡剂的发泡材料，并将一次发泡材料从第一反应釜中取出；
步骤三，将所述一次发泡材料放入第二反应釜中，第二反应釜中温度T2高于第一反应釜中温度T1且低于所述材料的软化点温度Tm，往第二反应釜中冲入压力高于大气压力的气体；
步骤四，快速排放第二反应釜中气体，使其中所述一次发泡材料二次发泡。


2.根据权利要求1所述的一种超临界流体低温二次发泡工艺，其特征在于，所述第二反应釜中气体的压力高于大气压，优选0.3～5MPa，其中为1.5～2MPa为最优。


3.根据权利要求2所述的一种超临界流体低温二次发泡工艺，其特征在于，所述第一反应釜的压力高于所述第二反应釜中气体的压力，所述第二反应釜中冲入气体优选为氮气或空气。


4.根据权利要求1所述的一种超临界流体低温二次发泡工艺，其特征在于，步骤二中从所述第一反应釜取出的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建亚，张小海，
申请(专利权)人：福建兴迅新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35