一種超臨界流體輔助聚合物模壓發(fā)泡裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種超臨界流體輔助聚合物模壓發(fā)泡裝置，該裝置包括超臨界流體輸送系統(tǒng)、模具系統(tǒng)、溫度測量裝置、壓力測量裝置、壓力釋放裝置、顯示和控制系統(tǒng)等，超臨界流體輸送系統(tǒng)與模具系統(tǒng)相連，溫度測量裝置、壓力測量裝置、壓力釋放裝置分別與模具系統(tǒng)相連。模具系統(tǒng)利用模壓機(jī)的上、下熱板進(jìn)行加熱。利用超臨界流體超強(qiáng)的滲透和擴(kuò)散能力，在一定的溫度和超臨界流體壓力作用下，經(jīng)過一定時(shí)間，超臨界流體逐漸擴(kuò)散進(jìn)聚合物基體，然后快速釋放壓力獲得一定形狀的發(fā)泡材料。該裝置可用于熱塑性塑料、熱塑性彈性體、橡膠材料等的超臨界流體發(fā)泡，可用于自由發(fā)泡，也可用于可控發(fā)泡。具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種超臨界流體輔助聚合物模壓發(fā)泡裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料加工領(lǐng)域，一種超臨界流體輔助聚合物模壓發(fā)泡裝置，可 用于熱塑性塑料、熱塑性彈性體或橡膠材料等的超臨界流體發(fā)泡。

【背景技術(shù)】
[0002] 超臨界流體是指溫度和壓力均高于其臨界點(diǎn)的流體，超臨界流體具有類似氣體的 擴(kuò)散性和類似液體的溶解能力，同時(shí)兼具低黏度，低表面張力的特性等，因此超臨界流體具 有超強(qiáng)的滲透能力。超臨界C0 2和N2具有無毒、不燃、價(jià)廉、化學(xué)上呈惰性等特點(diǎn)，同時(shí)由 于其自成核能力強(qiáng)，在熱力學(xué)不穩(wěn)定時(shí)（壓力突然降低或溫度升高時(shí)）可以析出大量泡 核，可以制備聚合物微孔發(fā)泡材料。聚合物超臨界流體發(fā)泡的成型方法主要有連續(xù)擠出發(fā) 泡、注射發(fā)泡、間歇形式的釜壓發(fā)泡方法。不同的成形方法具有不同的特點(diǎn)，連續(xù)擠出成型 適合于連續(xù)擠出具有一定斷面形狀的發(fā)泡材料，注射發(fā)泡成型可以注射形狀復(fù)雜的發(fā)泡制 品，兩者效率高，但設(shè)備投資大；間歇式的釜壓發(fā)泡效率低，主要用于實(shí)驗(yàn)研究。中國專利 201110054581. 3公開了一種超臨界模壓發(fā)泡制備聚合物微孔發(fā)泡材料的方法，超臨界流體 模壓發(fā)泡不同于模壓化學(xué)發(fā)泡過程，本發(fā)明就是利用可以提供一定壓力和溫度的模壓機(jī)， 提供一種超臨界流體輔助聚合物模壓發(fā)泡裝置，將超臨界流體輔助模壓發(fā)泡模具至于模壓 機(jī)上、下熱板之間，在一定的溫度和壓力作用下，超臨界流體逐漸滲透到聚合物基體里面， 然后快速釋放壓力來進(jìn)行發(fā)泡，可得到一定形狀和泡孔結(jié)構(gòu)的發(fā)泡材料。該裝置具有結(jié)構(gòu) 簡單、易操作、適應(yīng)多種聚合物材料、溫度和壓力可獨(dú)立調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] -種超臨界流體輔助聚合物模壓發(fā)泡裝置，該裝置包括：超臨界流體輸送系統(tǒng)、模 具系統(tǒng)、溫度測量裝置、壓力測量裝置、壓力釋放裝置、顯示及控制系統(tǒng)，其特征在于超臨界 流體輸送系統(tǒng)與模具系統(tǒng)相連，溫度測量裝置、壓力測量裝置、壓力釋放裝置分別與模具系 統(tǒng)相連。該裝置克服了連續(xù)擠出發(fā)泡和注射發(fā)泡設(shè)備投資大的不足，提供一種超臨界流體 模壓發(fā)泡裝置，結(jié)合可提供一定壓力和溫度的模壓機(jī)，實(shí)現(xiàn)多種聚合物材料的自由發(fā)泡和 可控發(fā)泡。
[0004] 所述發(fā)泡裝置的超臨界流體輸送系統(tǒng)為恒壓式超臨界co2或超臨界N2輸送系統(tǒng)。
[0005] 所述模具系統(tǒng)的下模與成型模之間、成型模上端與上模間留有間隙，作為超臨界 流體進(jìn)、出模具型腔的通道。
[0006] 所述模具系統(tǒng)中的成型模為可拆卸結(jié)構(gòu)，可根據(jù)制品形狀進(jìn)行更換。
[0007] 所述模具系統(tǒng)上、下模之間帶有密封結(jié)構(gòu)。
[0008] 所述模具系統(tǒng)帶有溫度測量和壓力測量裝置。
[0009] 所述模具系統(tǒng)帶有壓力釋放裝置，可為普通釋壓閥或電磁釋壓閥。
[0010] 所述模具系統(tǒng)利用模壓機(jī)上、下熱板進(jìn)行加熱。
[0011] 所述模具系統(tǒng)冷卻結(jié)構(gòu)可利用下模和成型模之間的間隙通超臨界流體冷卻，也可 在模具上開設(shè)冷卻通道進(jìn)行水冷。
[0012] 所述發(fā)泡裝置還包括顯示和控制系統(tǒng)。
[0013] 該發(fā)泡裝置利用可以提供一定壓力和溫度的模壓機(jī)，將超臨界流體輔助模壓發(fā)泡 模具至于模壓機(jī)上、下熱板之間，在一定的溫度和壓力作用下，經(jīng)過一定時(shí)間，超臨界流體 逐漸擴(kuò)散進(jìn)聚合物基體，然后快速釋放壓力，得到一定形狀的發(fā)泡材料。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
[0015] (1)適用范圍廣，該裝置可用于熱塑性塑料、熱塑性彈性體、橡膠材料、及其共混材 料或其復(fù)合材料的超臨界co 2或超臨界N2發(fā)泡。
[0016] (2)相對(duì)于連續(xù)擠出和注射發(fā)泡設(shè)備，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，易操作，成本低，適合小批 量，形狀簡單的發(fā)泡材料的制備，還可制備標(biāo)準(zhǔn)發(fā)泡材料試樣，用于測試。
[0017] (3)成型?？筛鼡Q，還可根據(jù)不同的發(fā)泡材料和發(fā)泡要求，采用合適的模具結(jié)構(gòu)形 式，在模壓機(jī)上進(jìn)行自由發(fā)泡和可控發(fā)泡。
[0018] (4)模具系統(tǒng)采用夾套形式進(jìn)氣及排氣，不易堵塞。
[0019] (5)該發(fā)泡裝置帶有冷卻結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)物料的快速冷卻。
[0020] (6)該發(fā)泡裝置的發(fā)泡溫度、超臨界流體壓力等參數(shù)獨(dú)立可調(diào)，可滿足不同材料及 發(fā)泡倍率的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明超臨界流體輔助聚合物模壓發(fā)泡裝置一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，但不 僅限于此種結(jié)構(gòu)。
[0022] 該套裝置主要有六大部分組成：
[0023] (1)超臨界流體輸送系統(tǒng)1-4
[0024] 1為氣瓶、2為增壓泵、3為進(jìn)氣閥、4為單向閥
[0025] (2)模具系統(tǒng)5-9
[0026] 5為上?；蛏仙w板、6為密封結(jié)構(gòu)、7為下?；虬寄！?為成型模、9為冷卻結(jié)構(gòu)
[0027] (3)溫度測量裝置10
[0028] 10為熱電偶
[0029] (4)壓力測量裝置11 [0030] 11為壓力表或壓力傳感器
[0031] (5)壓力釋放裝置12
[0032] 12為普通釋壓閥或耐高溫、高壓的電磁釋壓閥
[0033] (6)顯示和控制系統(tǒng)13
[0034] 13為顯示和控制系統(tǒng)
[0035] 14、15分別為模壓機(jī)上加熱板和下加熱板，16為待發(fā)泡材料

【具體實(shí)施方式】
[0036] 1.熱塑性塑料或熱塑性彈性體可控發(fā)泡
[0037] 結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】，將模具系統(tǒng)置于模壓機(jī)上加熱板14和下加熱板15間預(yù)熱到設(shè)定 溫度，打開上模5,將一定量的待發(fā)泡材料16放入成型模8內(nèi)，閉合模具，將未發(fā)泡材料預(yù) 熱到熔融或接近熔融，打開進(jìn)氣閥3,打開釋壓閥12,模具內(nèi)通入一定壓力的超臨界流體， 將模具內(nèi)部空氣排掉，然后關(guān)閉釋壓閥，繼續(xù)通入超臨界流體，直到模具內(nèi)部壓力達(dá)到設(shè)定 值。在一定的溫度和壓力作用下，超臨界流體逐漸擴(kuò)散進(jìn)聚合物基體，直到達(dá)到飽和，停止 加熱，打開釋壓閥12,快速釋放模具內(nèi)部壓力，聚合物發(fā)泡，利用冷卻結(jié)構(gòu)9進(jìn)行冷卻一段 時(shí)間，開模得到發(fā)泡材料。在此過程中，加入的未發(fā)泡材料的質(zhì)量根據(jù)材料的發(fā)泡倍率進(jìn)行 調(diào)節(jié)，加熱溫度和發(fā)泡壓力根據(jù)不同材料和發(fā)泡要求進(jìn)行設(shè)定。
[0038] 2.橡膠材料自由發(fā)泡
[0039] 結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】，將模具系統(tǒng)置于模壓機(jī)上加熱板14和下加熱板15間預(yù)熱到設(shè)定 溫度，打開上蓋板5,將一定量的待發(fā)泡材料16放入成型模8內(nèi)，閉合模具，打開進(jìn)氣閥3， 打開釋壓閥12,模具內(nèi)通入一定壓力的超臨界流體，將模具內(nèi)部空氣排掉，然后關(guān)閉釋壓閥 12,繼續(xù)通入超臨界流體，直到模具內(nèi)部壓力達(dá)到設(shè)定值。在一定的溫度和壓力作用下，超 臨界流體逐漸擴(kuò)散進(jìn)聚合物基體，同時(shí)橡膠材料發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，超臨界流體完全擴(kuò)散進(jìn)聚 合物基體時(shí)交聯(lián)反應(yīng)也基本完成，停止加熱，模壓機(jī)上加熱板上移，上蓋板打開，模具內(nèi)壓 力得以快速釋放，得到發(fā)泡的橡膠材料。在此過程中，加入的未發(fā)泡材料的質(zhì)量根據(jù)材料的 發(fā)泡倍率進(jìn)行調(diào)節(jié)，加熱溫度根據(jù)不同橡膠材料進(jìn)行設(shè)定，使超臨界流體擴(kuò)散時(shí)間與硫化 時(shí)間相匹配。
【權(quán)利要求】
1. 一種超臨界流體輔助聚合物模壓發(fā)泡裝置，該裝置包括：超臨界流體輸送系統(tǒng)、模 具系統(tǒng)、溫度測量裝置、壓力測量裝置、壓力釋放裝置、顯示及控制系統(tǒng)，其特征在于超臨界 流體輸送系統(tǒng)與模具系統(tǒng)相連，溫度測量裝置、壓力測量裝置、壓力釋放裝置分別與模具系 統(tǒng)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)泡裝置，其特征在于所述超臨界流體輸送系統(tǒng)為恒壓式超臨 界C02或超臨界N2輸送系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)泡裝置，其特征在于所述模具系統(tǒng)的下模與成型模之間、成 型模上端與上模間留有間隙，作為超臨界流體進(jìn)、出模具型腔的通道。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)泡裝置，其特征在于所述模具系統(tǒng)中的成型模為可拆卸結(jié) 構(gòu)，可根據(jù)制品形狀進(jìn)行更換。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)泡裝置，其特征在于所述模具系統(tǒng)上、下模之間帶有密封結(jié) 構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)泡裝置，其特征在于所述模具系統(tǒng)帶有溫度測量和壓力測量 裝直。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)泡裝置，其特征在于所述模具系統(tǒng)帶有壓力釋放裝置，可為 普通釋壓閥或電磁釋壓閥。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)泡裝置，其特征在于所述模具系統(tǒng)利用模壓機(jī)上、下熱板進(jìn) 行加熱。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)泡裝置，其特征在于所述模具系統(tǒng)冷卻結(jié)構(gòu)可利用下模和成 型模之間的間隙通超臨界流體冷卻，也可在模具上開設(shè)冷卻通道進(jìn)行水冷。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)泡裝置，其特征在于該裝置還包括顯示和控制系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】B29C44/02GK104097288SQ201310135232
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月9日
【發(fā)明者】高長云, 冷秀江 申請(qǐng)人:青島科技大學(xué)