本发明专利技术提供一种二氧化碳连续稳定注入方法及装置。将液态二氧化碳从二氧化碳储存装置输送到泵送装置，然后通过管路输送到加工装置，在泵送装置与加工装置之间的管路上设有压力调节装置，所述泵送装置上设有冷却装置，冷却装置与二氧化碳储存装置通过管路相连通，二氧化碳储存装置中的液态二氧化碳通过管路在二氧化碳储存装置与冷却装置之间循环，将泵送装置中的二氧化碳保持在液体状态。本发明专利技术具有能够连续稳定注入二氧化碳的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高分子泡沫塑料加工方法及装置，具体地说，涉及一种二氧化碳 连续稳定注入方法及装置。
技术介绍
泡沫塑料是气体分散于固体聚合物中形成的聚集体，具有质轻、隔热、缓冲、绝缘、 防腐、价格低廉等优点，因此在日用品、包装、工业、农业、交通运输业、军事工业、航天工业 得到广泛应用。为了得到高发泡倍率的发泡塑料，通常采用低沸点挥发性化合物作为发泡 剂，即物理发泡剂，当树脂受热时它们挥发，产生大量气体，使树脂发泡。常用的物理发泡剂 有氯氟烃、含氢氯氟烃、低沸点脂肪烃，如丁烷、戊烷、丙烷等，另外还包括空气、氮气、二氧 化碳、水等。氯氟烃以及含氢氯氟烃类发泡剂由于破坏臭氧层，引起的环境问题日益引起关 注，因此，目前全球范围内已立法限制使用；而低沸点脂肪烃类由于存在易燃易爆等安全问 题，对发泡设备、厂房、产品储藏及运输等有严格要求，因此环境友好的惰性气体，如二氧化 碳、氮气、空气等成为环保型替代发泡剂，使用这类惰性气体避免了对臭氧层的破坏，且不 易燃易爆，降低操作安全性，且成本较低，在泡沫塑料生产领域有广阔的应用前景。二氧化碳由于无毒、无味、不燃、价格便宜、易得等特点而倍受青睐，且二氧化碳的 临界温度(31°C )和临界压力(7MPa)较容易达到，因此在塑料塑化加工条件下二氧化碳通 常处于超临界状态。而超临界二氧化碳既具有液体的密度与介电常数，又具有气体的低粘 度，因此具有高扩散性和溶解性。目前，二氧化碳在热塑性塑料高发泡制备方面最具发展潜 力。作为一种发泡剂，其含量或加入量不仅影响发泡制品的表观密度、泡孔结构，而且 对聚合物熔体粘度及加工温度有重要影响。如果发泡剂注入量不稳定或均勻，得到发泡制 品的密度和泡孔结构将不均勻，进而导致制品的密度、力学性能、保温性能不均勻，甚至造 成制品翘曲变形等严重缺陷，因此连续稳定注入发泡剂是得到性能良好的泡沫塑料制品的 关键。使用二氧化碳作为发泡剂生产泡沫塑料制品时，通常的做法是通过减压阀从气体 钢瓶中直接加入，然而，根据此方法，由于在发泡剂加入部分树脂压力的波动而导致发泡剂 流动速率的波动，结果制品中出现发泡不均勻现象，且当发泡剂加入部分的树脂压力高于 气体钢瓶中的压力则不可能用此方法加入发泡剂。美国专利US5450743公开了一种往复式柱塞泵，通过设定柱塞在缸体中的位置以 及柱塞往复频率可以将一定流量的二氧化碳液体泵出到色谱柱中。由于色谱柱内液体压力 基本稳定，所以可以连续稳定地泵出需要量的二氧化碳。而对于塑料加工设备，二氧化碳注 入口处塑料熔体压力波动不稳定，而出口压力波动将导致柱塞泵泵出液体流量波动，因此， 此专利公开的柱塞泵不能用于连续稳定泵送二氧化碳到塑料加工设备中。日本专利特许公报41161/1994提出将带压二氧化碳储存在高于临界温度的罐 中，再将该带压二氧化碳减压并以9. SMI^a或更高的压力充入挤出机同时控制其流率。但使用该专利将限制二氧化碳的最大加入量，如果二氧化碳的比率超过2重量％就不能被稳定 地加入塑料加工系统中，因此使用该系统很难得到质量均勻稳定的高发泡制品，此外使用 该工艺，二氧化碳的流动速率很难控制。中国专利CN99118908. 6公开了一种将超临界二氧化碳加入塑料成型机中的方 法，该方法将二氧化碳从液化钢瓶充入至预定量输送泵中，此间通过冷却介质循环器冷却 二氧化碳，并维持二氧化碳为液化状态，通过预定量输送泵将液化二氧化碳压缩和输送，并 通过压力控制阀将二氧化碳输送压力控制在一定范围，然后加热该二氧化碳至二氧化碳的 临界温度(31°C)以上，将二氧化碳转化为超临界二氧化碳，然后将此超临界二氧化碳加入 到塑料加工设备中。该专利公开方法虽然可以保证超临界二氧化碳以一定的输送速率加 入到塑料加工设备中，但为了保证二氧化碳进入输送泵中时为液化状态，该系统需要专门 配置一套冷却循环系统，使用冷却液冷却二氧化碳，通常需要冷却至-25X以下，采用热绝 缘层消除输送泵内的热交换，设备结构复杂，且在工作中需要开启制冷系统，操作工艺复杂 且耗费时间和能源，并且不能将由于柱塞泵运动产生的热量导出，造成缸体内温度上升，以 及二氧化碳被压缩造成自身温度上升，这些都可能造成缸体内二氧化碳由于温度升高而气 化，从而影响柱塞泵的泵送效率和泵出二氧化碳的流量稳定。该专利技术采用柱塞泵和流量计 进行泵送和流量的控制，适用于高压流体(大于15MPa)的流量计不仅价格昂贵，而且只有 较少厂家才能根据用户要求生产，同时流量计需要与柱塞泵之间建立控制关系才能有效地 进行反馈控制。中国专利CN20091003^42. 4公开了一种聚苯乙烯挤塑板生产用二氧化碳发泡剂 注入装置及其注入方法，该专利公开的发泡剂注入装置通过两个计量泵实现二氧化碳的增 压及计量输送，该专利装置和方法虽然采用一级计量泵解决了二氧化碳易气化的问题，但 同样没有解决二级计量泵的冷却问题，且由于塑料加工装置中二氧化碳注入口处塑料熔体 压力波动将造成二阶计量泵出口压力波动，这些都可能导致二级计量泵泵出效率下降以及 泵出二氧化碳流量不稳定，不能由此设备和方法得到品质均勻的塑料发泡制品。
技术实现思路
为克服现有装置中存在的结构复杂、流量不稳定、输送效率低等技术问题，本专利技术 提供一种将二氧化碳连续稳定注入热塑性塑料加工装置中的装置及注入方法。本专利技术所提供的二氧化碳连续稳定注入装置，包括二氧化碳储存装置、泵送装置 和液体输送管路，二氧化碳储存装置和泵送装置之间通过管路连通，泵送装置出口通过输 送管路与塑料挤出机注气口相连通，泵送装置出口液体管路上设有压力调节装置，泵送装 置上设有冷却装置，冷却装置与二氧化碳储存装置通过管路相连通。所述的泵送装置为柱塞计量泵或隔膜泵。本专利技术提供一种使用上述装置的二氧化碳连续稳定注入方法，包括以下步骤将 液态二氧化碳从二氧化碳储存装置输送到泵送装置，然后通过管路输送到加工装置，使二 氧化碳储存装置中的液态二氧化碳通过管路在二氧化碳储存装置与冷却装置之间循环，冷 却泵送装置内的二氧化碳，使其保持在液体状态；调节泵送装置出口管路上的压力调节装 置，使泵送装置出口压力维持在10 35MPa ；调节泵送装置的频率或行程控制二氧化碳的 注入量。相对于现有技术，本专利技术具有以下优点1、现有技术采用单独的冷却系统对柱塞泵进行冷却，不仅需要消耗大量的能量， 增加一套专用的冷却装置，同时对冷却介质有特殊的要求，通常需要冷却至_25°C以下才有 作用。而本专利技术将冷却装置与二氧化碳储存装置通过管路相连通，二氧化碳储存装置中的 液态二氧化碳通过上述管路在二氧化碳储存装置与冷却装置之间循环，将泵送装置的二氧 化碳保持在液体状态，具有设备结构简单，操作方便的优点。2、本专利技术采用一体的柱塞计量泵或隔膜泵替代现有技术中柱塞泵+流量计进行 泵送和流量的控制，具有明显的优势，首先适用于高压流体(大于15MPa)的流量计不仅价 格昂贵，而且只有较少厂家才能根据用户要求生产，同时流量计需要与柱塞泵之间建立控 制关系才能有效地进行反馈控制。而实际上根据二氧化碳的相图，本专利技术所述工艺条件下 被泵送介质处于典型的液体状态，是不可压缩的，因此采用柱塞计量泵或隔膜泵进行计量 是更合理和经济的技术方案。3、二氧化碳的三相平衡点(气体、液体和本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种二氧化碳连续稳定注入装置，包括二氧化碳储存装置、泵送装置和液体输送管路，二氧化碳储存装置和泵送装置之间通过管路连通，泵送装置出口通过输送管路与塑料挤出装置注气口相连通，泵送装置出口液体管路上设有压力调节装置，其特征在于，泵送装置上设有冷却装置，冷却装置与二氧化碳储存装置通过管路相连通。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何亚东，信春玲，李庆春，闫宝瑞，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：11
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