一种模压超临界流体快速溶胀的高分子成型及发泡的工艺及装置
专利汇可以提供一种模压超临界流体快速溶胀的高分子成型及发泡的工艺及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且为了解决在超临界模压发泡的过程中 聚合物 和气体 接触 渗透时间长导致超临界发泡材料生产效率低的问题，提出了一种模压超临界快速溶胀的高分子成型及发泡的工艺。 超临界 流体 和聚合物熔体在 注塑机 料筒内经螺杆的机械搅拌可实现快速均匀混合，该均相溶液从注塑机注入至模腔后通过 温度 的调控及 超临界流体 的进一步扩散可实现发泡前熔体强度的调控和气体 溶解度 的进一步增加。上述熔融共混和固态溶胀发泡的两步分阶段法能保证超临界流体在聚合物基体中的快速扩散和溶胀，在保留模压发泡产品优势的同时，解决了现有的模压发泡工艺中因气体扩散而导致溶胀时间过长的 瓶颈 ，显著提升了模压发泡的生产效率，进一步推动了超临界模压发泡的产业化。，下面是一种模压超临界流体快速溶胀的高分子成型及发泡的工艺及装置专利的具体信息内容。
1.一种模压超临界流体快速溶胀的高分子成型及发泡的工艺，其特征在于，包括如下步骤：第1步，将聚合物熔融后和超临界流体混合并注入模腔中，然后降温，使聚合物表面凝固；第2步，将第1步得到的聚合物与超临界流体进行模压发泡处理，得到发泡材料。
2.根据权利要求1所述的模压超临界流体快速溶胀的高分子成型及发泡的工艺，其特征在于，在一个实施方式中，第1步中在降温过程中使聚合物的表面形成纹路。
3.根据权利要求1所述的模压超临界流体快速溶胀的高分子成型及发泡的工艺，其特征在于，所述的聚合物或高分子是指可以进行超临界模压发泡的通用塑料、工程塑料或特种工程塑料，包括但不限于：聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺等无定型或半结晶热塑性聚合物以及它们的共聚物或共混物；超临界流体包括但不限于：二氧化碳、氮气、水、乙醇等以及它们的共混物。
4.根据权利要求1所述的超临界模压快速成型及发泡的工艺，其特征在于，第1步中的混合过程中的温度范围是100 400℃，压力范围是5 30 MPa；其特征在于，第2步中的模~ ~
压发泡的温度范围是30 350℃，压力范围是5 40 MPa；其特征在于，第1步中，将混合物~ ~
注入一个模具后，继续将混合物注入另一个模具中。
5.一种模压超临界流体快速溶胀的高分子成型及发泡的装置，其特征在于，包括混合系统和模压发泡系统；
其中，混合系统包括：
注塑机喂料筒（1），连接于注塑机混料装置（3），用于加入聚合物材料；
注塑机超临界流体注入装置（2），连接于注塑机混料装置（3），用于向混合系统中加入超临界流体；
注塑机混料装置（3），用于混料充模操作；
模压发泡系统包括：
模具，包括上模和下模，上模（7）和下模（8）闭合后内部形成模腔（9）；模腔内带有加热和/或冷却等控温系统。
6.根据权利要求5所述的模压超临界流体快速溶胀的高分子成型及发泡的装置，其特征在于，上模（7）或者下模（8）的内部设有气室，气室（10、11）连接于气体容器（16）；
气室（10、11）通过气体加入板（12、13）与模腔（9）连通；气体加入板中包括固定板（21），固定板（21）背向模腔（9）的一侧设有可以上下运动的活动板（22），活动板（22）朝向模腔（9）的一侧设有凸起纹路（20），当活动板（22）朝向模腔（9）运动时，凸起纹路（20）可以穿过固定板（21）；在活动板（22）和固定板（21）上还分布有通气孔（19）。
7.根据权利要求5所述的超临界模压快速成型及发泡的装置，其特征在于，气室（10、
11）通过气室的进气口（17）连接于气体容器（16），并且气室（10、11）上还分别设排气口（18）；气体容器（16）依次通过控制阀（15）和增压泵（14）连接于进气口。
8.根据权利要求8所述的模压超临界流体快速溶胀的高分子成型及发泡的装置，其特征在于，模压发泡系统中包括至少两个模具，注塑机混料装置（3）可以连接于其中的任意一个模具，还包括用于控制注塑机混料装置（3）进行运动的位移装置（4），可以将注塑机混料装置（3）从与一个模具的连接切换至与另一个模具的连接；其特征在于，注塑机混料装置（3）的出料口上还设有注塑机注射口控制阀（5），用于控制出料过程口的开闭。
9.根据权利要求8所述的模压超临界流体快速溶胀的高分子成型及发泡的装置，其特征在于，在模具上还设有模具的进料控制装置（6），与注塑机混料装置（3）的出料口连接，用于控制模具进料口的开闭；模腔内涂有特氟龙涂层。
10.权利要求5所述的高分子成型及发泡的装置在用于超临界发泡材料制造中的用途。
一种模压超临界流体快速溶胀的高分子成型及发泡的工艺及
装置
技术领域
背景技术
上，所做的改进为与超临界流体混合后的均相溶液在出口模时未发泡，进入模腔后通过快速泄压发泡。其改善的是挤出发泡口模处降压速率过低，所得发泡制品的泡孔尺寸过大的问题。尽管该工艺下发泡可连续化运转，但溶有超临界流体的均相溶液在模腔内停留时间过短，而不同特性的高分子材料在模腔内的最佳停留时间不同，因此其所适用的高分子材料有限。另外停留时间过短使得熔体不能充分冷却，卸压后气体容易溢出以及造成泡孔塌陷而影响产品性能，且产品尺寸受模腔尺寸的限制较大。
发明内容
一种模压超临界流体快速溶胀的高分子成型及发泡的工艺，包括如下步骤：
第1步，将聚合物熔融后与超临界流体在注塑机料筒内混合并注入模具中，然后快速降温，使聚合物表面凝固；
第2步，将第1步得到的聚合物与超临界流体进行模压发泡处理，得到发泡材料。
其中，混合系统包括：
注塑机喂料筒，连接于注塑机混料装置，用于加入聚合物材料；
注塑机超临界流体注入装置，连接于注塑机混料装置，用于向混合系统中加入超临界流体；
注塑机混料装置，用于混料充模操作；
模压发泡系统包括：
模具，包括上模和下模，上模和下模闭合后内部形成模腔；模腔内带有控温系统。
混合系统用于将聚合物与超临界流体混合并注入模具中；
还包括位移装置，用于控制混合系统的位置从一个发泡设备的加入位置移动至另一个发泡设备的加入位置。
上述的两步法、分阶段法能保证超临界流体在聚合物基体中的快速扩散和溶胀，解决了模压发泡生产中因气体扩散慢而导致溶胀时间过长的瓶颈，显著提升了模压发泡的生产效率；
2、该方案在解决上述问题的同时，极好地保留了模压发泡的产品优势，如：产品的发泡倍率大、范围可控（1～50倍）、泡孔密度大且孔径小，适用材料范围广等；
3、该方法也适合生产不同发泡倍率及异型材产品。
图3：模腔与气室连接处装置剖面图；
图4：实施例1制备得到的材料的SEM照片；
图5：对照例1制备得到的材料的SEM照片；
图6：对照例2制备得到的材料的SEM照片；
图7：对照例3制备得到的材料的SEM照片；
1：注塑机喂料筒：
2：注塑机超临界流体注入装置，
3：注塑机混料装置；
4：位移装置；
5：注塑机注射口控制阀；
6：模具的进料控制装置；
7：上模；
8：下模；
9：模腔；
10：第一气室；
11：第二气室；
12：第一气体加入板；
13：第二气体加入板；
14：增压泵；
15：控制阀；
16：气体容器；
17：气室的进气口；
18：气室的出气口；
19：通气孔；
20：凸起纹路；
21：固定板；
22：活动板；
具体实施方式
气体加入板中包括固定板21，固定板21背向模腔9的一侧设有可以上下运动的活动板
22，活动板22朝向模腔9的一侧设有凸起纹路20，当活动板22朝向模腔9运动时，凸起纹路20可以穿过固定板21；在活动板22和固定板21上还分布有通气孔19（气室与模腔连接处装置的通气孔），在固定板和活动板上均分布有通气孔的技术方案中，活动板上为大通孔，固定板上为致密的小通孔，方便熔体注满模具时，模腔内部气体的排出且能维持模腔内一定的反压，抑制熔体内气体的溢出。
30 MPa，形成均一相（这是超临界流体在高分子基体中扩散的第一步）。然后将均相溶液快速注入高温且充有高压超临界流体的模腔中注入前后，保持模腔中气体压力高于注塑机中注气时注气系统的压力，防止注射时因出现相分离而发泡；同时模腔中气体压力应低于注塑机注射入模腔时注塑机的背压，确保均相溶液可顺利注入模腔。
20为相互平行的条状，纹路深度0.5mm，相邻纹路间隔3mm，纹路宽度1mm，在模具中充满聚合物之后，进行快速冷至室温却以使聚合物表面形成纹路从而增大表面积，平均降温速率约在35～45℃/min。表面固化后将活动板向背向模腔9的方向移动，使纹路可以与高压二氧化碳接触并继续溶胀20 min，然后泄压发泡。
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