一种聚合物超临界流体混合发泡系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种聚合物超临界流体混合发泡系统及方法，包括，超临界流体气源Ⅰ、超临界流体气源Ⅱ、气源Ⅰ增压控制泵、气源Ⅱ增压控制泵、第一高压电磁阀、第二高压电磁阀、反应釜、泄压管路，超临界流体气源Ⅰ依次连接气源Ⅰ增压控制泵、第一高压电磁阀，然后与反应釜的进气口连接，超临界流体气源Ⅱ依次连接气源Ⅱ增压控制泵、第二高压电磁阀，然后与反应釜的进气口连接，反应釜的进气口与泄压管路连接。制备的聚合物微孔材料在具有较高发泡倍率的同时内部泡孔尺寸小、密度高。实现聚合物微孔材料泡孔结构的可控可调。泡孔结构的可控可调。泡孔结构的可控可调。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物超临界流体混合发泡系统及方法


[0001]本专利技术属于聚合物微孔材料成型
，具体涉及一种聚合物超临界流体混合发泡系统及方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]聚合物微孔材料主要通过发泡工艺获得内部泡孔结构，使用超临界流体作为物理发泡剂的聚合物微孔发泡工艺因具有发泡动力足、发泡倍率高、泡孔稳定性好、且无化学物质残留、环境友好等优势，受到了业界的广泛关注。
[0004]目前常用的超临界流体包括超临界二氧化碳、超临界氮气等，微孔发泡技术方法主要有间歇发泡、挤出发泡以及注塑发泡等。由于目前聚合物超临界流体发泡工艺大都只使用一种超临界流体发泡剂，导致在聚合物微孔材料泡孔结构的综合调控方面具有本质性不足：如单一的超临界二氧化碳所制备的聚合物多孔材料发泡倍率高但泡孔密度低、尺寸大，又如单一的超临界氮气所制备的聚合物多孔材料泡孔密度高、尺寸小，但发泡倍率相对较低。少数利用两种超临界气体混合后进行发泡，但所用方法与单一超临界流体发泡的方法基本相同，并未真正的实现混合发泡，尚不能实现聚合物微孔材料泡孔结构的调节和控制。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种聚合物超临界流体混合发泡系统及方法。
[0006]为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0007]第一方面，一种聚合物超临界流体混合发泡系统，包括，超临界流体气源Ⅰ、超临界流体气源Ⅱ、气源Ⅰ增压控制泵、气源Ⅱ增压控制泵、第一高压电磁阀、第二高压电磁阀、反应釜、泄压管路，超临界流体气源Ⅰ依次连接气源Ⅰ增压控制泵、第一高压电磁阀，然后与反应釜的进气口连接，超临界流体气源Ⅱ依次连接气源Ⅱ增压控制泵、第二高压电磁阀，然后与反应釜的进气口连接，反应釜的进气口与泄压管路连接。
[0008]在聚合物超临界流体微孔发泡过程中，由于所用超临界流体的种类和性质不同，所制备的聚合物多孔材料的泡孔结构及性能也不相同。以常用的超临界二氧化碳和超临界氮气为例，对大多数聚合物材料而言，超临界二氧化碳溶解度高、扩散快，所制备的聚合物多孔材料发泡倍率高但泡孔密度低、尺寸大；而超临界氮气溶解度低、扩散慢，所制备的聚合物多孔材料泡孔密度高、尺寸小，但发泡倍率相对较低。由于目前聚合物超临界流体发泡工艺大都只使用一种超临界流体发泡剂，导致在聚合物微孔材料泡孔结构的综合调控方面具有本质性不足。
[0009]本专利技术的混合发泡系统及方法，能够精确控制超临界流体的注入分压、混合总压、饱和时间和发泡温度，配合下游反应釜的机械控制，建立稳定可靠的聚合物超临界流体混合发泡工艺，实现了聚合物微孔材料泡孔结构的可控可调。
[0010]本专利技术的混合发泡系统及方法建立了聚合物超临界流体混合发泡工艺，通过两种超临界流体发泡剂的不同分压配比，协同发挥两种超临界流体发泡剂的溶解和扩散特性，进而实现聚合物微孔材料泡孔结构的可控可调。制备的聚合物微孔材料在具有较高发泡倍率的同时内部泡孔尺寸小、密度高。
[0011]超临界流体气源Ⅰ、气源Ⅰ增压控制泵、第一高压电磁阀组成了气源Ⅰ的进气管路，超临界流体气源Ⅱ、气源Ⅱ增压控制泵、第二高压电磁阀组成了气源Ⅱ的进气管路。气源Ⅰ的进气管路、气源Ⅱ的进气管路出口分别连接反应釜。两种气源分别单独控制。增压控制泵用于控制气源的气压，高压电磁阀控制气源的流量。增压控制泵优选为高压注射泵。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，还包括气源Ⅰ截止阀和气源Ⅱ截止阀，气源Ⅰ截止阀连接在超临界流体气源Ⅰ与气源Ⅰ增压控制泵之间，气源Ⅱ截止阀连接在超临界流体气源Ⅱ与气源Ⅱ增压控制泵之间。截止阀控制气源的输出的启停。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，泄压管路上设置第三高压电磁阀；进一步，泄压管路上设置消音器。第三高压电磁阀用于控制气体的卸放。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，还包括液压机，液压机包括上工作台和下工作台，反应釜配合设置在上工作台和下工作台之间。液压机包括液压控制装置，所述液压机、反应釜以及液压控制装置组成聚合物超临界流体发泡机械系统，其中，所述反应釜置于液压机的上下工作台之间，所述液压控制装置与液压机连接。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，还包括电热棒和温度传感器，电热棒埋设在液压机的上工作台和下工作台中，温度传感器与反应釜连接。温度传感器优选为热电偶。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，还包括压力传感器，压力传感器与反应釜连接。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，还包括控制器，控制器分别与第一高压电磁阀、第二高压电磁阀、第三高压电磁阀、温度传感器、压力传感器、液压机、电热棒电信号连接。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述反应釜优选为可以开合的盘式反应釜，内部直径优选为50～100mm，内部腔体高度优选为5～15mm。
[0019]第二方面，利用上述第一方面所述的系统进行聚合物超临界流体混合发泡方法，所述方法为：
[0020]控制器根据发泡工艺参数，加热反应釜，当到达发泡温度后进入精确控温；
[0021]在温度达到和进入保温后，控制器输出信号打开第一高压电磁阀，向反应釜中注入超临界流体气源Ⅰ，当反应釜的内部压力超临界流体气源Ⅰ的分压后，控制器输出信号关闭第一高压电磁阀，完成超临界氮气发泡剂的注入；
[0022]控制器输出信号打开第二高压电磁阀，向反应釜中注入超临界流体气源Ⅱ，当反应釜内部压力达到设定的超临界流体混合总压后，控制器输出信号关闭第二高压电磁阀，完成超临界流体气源Ⅱ发泡剂的注入；
[0023]反应釜的内部的聚合物坯料开始进入混合发泡饱和阶段，当达到设定的饱和时间后，打开泄压管路，对反应釜进行快速泄压并诱导聚合物坯料发泡。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，超临界流体气源Ⅰ和超临界流体气源Ⅱ为二氧化碳、
氮气或氩气。
[0025]在本专利技术的一些实施方式中，当反应釜的内部压力超临界流体气源Ⅰ的分压后，延迟1
‑
5s，然后关闭第一高压电磁阀。
[0026]在本专利技术的一些实施方式中，当反应釜的内部压力超临界流体气源Ⅱ的分压后，延迟1
‑
5s，然后关闭第二高压电磁阀。
[0027]在本专利技术的一些实施方式中，液压机的工作台压紧力为30～100kN。
[0028]在本专利技术的一些实施方式中，聚合物坯料为片状、块状、条状或其他几何尺寸外形的聚合物制品。
[0029]在本专利技术的一些实施方式中，聚合物坯料为聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、聚对苯二甲酸
‑
己二酸丁二醇酯(PBAT)等。进一步的，由于PBAT材料的分子链为直链结构，分子量相对较小，熔体强度低，结晶速率快，导致PBAT材料发泡困难、发泡倍率低，同时发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物超临界流体混合发泡系统，其特征在于：包括，超临界流体气源Ⅰ、超临界流体气源Ⅱ、气源Ⅰ增压控制泵、气源Ⅱ增压控制泵、第一高压电磁阀、第二高压电磁阀、反应釜、泄压管路，超临界流体气源Ⅰ依次连接气源Ⅰ增压控制泵、第一高压电磁阀，然后与反应釜的进气口连接，超临界流体气源Ⅱ依次连接气源Ⅱ增压控制泵、第二高压电磁阀，然后与反应釜的进气口连接，反应釜的进气口与泄压管路连接。2.如权利要求1所述的聚合物超临界流体混合发泡系统，其特征在于：还包括气源Ⅰ截止阀和气源Ⅱ截止阀，气源Ⅰ截止阀连接在超临界流体气源Ⅰ与气源Ⅰ增压控制泵之间，气源Ⅱ截止阀连接在超临界流体气源Ⅱ与气源Ⅱ增压控制泵之间。3.如权利要求1所述的聚合物超临界流体混合发泡系统，其特征在于：泄压管路上设置第三高压电磁阀。4.如权利要求1所述的聚合物超临界流体混合发泡系统，其特征在于：还包括液压机，液压机包括上工作台和下工作台，反应釜配合设置在上工作台和下工作台之间。5.如权利要求1所述的聚合物超临界流体混合发泡系统，其特征在于：还包括电热棒和温度传感器，电热棒埋设在液压机的上工作台和下工作台中，温度传感器与反应釜连接；或，还包括压力传感器，压力传感器与反应釜连接。6.利用权利要求1
‑
5任一所述的系统进行聚合物超临界流体混合发泡方法，其特征在于：所述方法为：控制器根据发泡工艺参数，加热反应釜，当到达发泡温度后进入精确控温；在温度达到和进入保温后，控制器输出信号打开第一高压电磁阀，向反...

【专利技术属性】
技术研发人员：董桂伟，王桂龙，王召志，王钰涵，赵国群，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：