[发明专利]一种大型超高压热塑性聚合物发泡成型装置及其方法

说明书

本发明公开了一种大型超高压热塑性聚合物发泡成型装置及其方法，该装置包括超临界流体输送系统、预热系统、快速高压锁模装置、温度控制装置、压力控制装置、压力释放装置、快速高压合模装置、发泡制品和聚合物，所述超临界流体输送系统与快速高压锁模装置相连，温度控制装置、压力控制装置，该装置可提供快速高压合模的发泡设备，采用聚合物一步发泡成型，无需高压水蒸气加温模塑，合模速度为0.5‑30米/秒，合模压力50‑30000吨，可生产熔点温度达50℃‑350℃聚合物材料的发泡制品，实现大型多种聚合物材料的模压可控发泡生产，本发明经济实用，具有合模速度快，合模压力大的优点，可以实现生产效率高，易实现自动化生产的目的。

技术领域

本发明涉及热塑性聚合物材料技术领域，尤其涉及一种大型超高压热塑性聚合物发泡成型装置及其方法。

背景技术

由于超临界流体技术具有清洁环保的特点，聚合物微孔发泡材料应用超临界流体技术制备，对环境和发泡制品都不会造成污染，因此，应用超临界流体技术制备聚合物微孔发泡制品广泛应用于工业、食品、医疗、建筑、交通工具等领域。

利用超临界流体在接近聚合物熔点的温度条件下，对聚合物进行溶胀渗透，使得超临界流体能够在聚合物基体中大量溶解，同时聚合物能保持足够的强度，通过快速卸压使得聚合物基体中的超临界流体过饱和，从而成核发泡，得到微孔发泡聚合物制品。

目前，工业上采用高温高压的超临界流体模压发泡法生产聚合物发泡制品，其工艺过程是将热塑性聚合物树脂加工成一定的形状，然后将模压机上的发泡模具升温，待达到发泡温度后，将预制好的聚合物毛坯放入模具，模压机合模密封，向模具内充入超临界流体，使聚合物溶胀扩散，然后模压机开模泄压发泡，即可得到泡孔尺寸和密度可控的聚合物微孔发泡制品。

公开号CN1621437A公开了一种超临界CO2发泡通用型聚丙烯树脂的方法。包括如下步骤：将聚丙烯置于超临界状态的CO2流体中进行溶胀和渗透0.5-1小时，然后快速卸压并冷却，即可得到泡孔均匀，大小可控的闭孔微孔发泡聚丙烯材料。

公布号CN102167840A公开了一种超临界模压发泡制备聚合物微孔发泡材料的方法。其步骤是将模压机上的发泡模具升温，待达到发泡温度后，将聚合物预成型胚胎放入模具，模压机合模密封，向模具内充入超临界流体，超临界流体向聚合物溶胀扩散一段时间后，模压机迅速打开模具泄压，即可得到聚合物微孔发泡材料。

公布号CN104097288A公开了一种超临界流体辅助聚合物模压发泡装置，该装置由超临界流体输送系统、模具系统、温度测量装置、压力测量装置、压力释放装置、显示和控制系统等组成。模具系统利用模压机的上、下热板进行加热，利用超临界流体超强的渗透和扩散能力浸渍聚合物，在一定的温度、时间和超临界流体压力作用下，超临界流体逐渐扩散进聚合物基体，然后快速释放压力获得一定形状的发泡材料，实现多种聚合物材料的自由发泡和可控发泡。

上述方法仅适合合模压力小、生产批量少、形状简单的发泡材料的制备，生产效率低下，产品成本高，不具备规模化工业生产。

公布号CN108081652A公开了一种超临界发泡鞋底的制备工艺，包括如下步骤：先将弹性体颗粒放入注塑机中注塑成鞋中底模型型胚；再将鞋中底型胚放入高压反应釜中，再往反应釜中加入戊烷、二氧化碳、液氮中的一种或几种气体的混合气体，使反应釜温度控制在50-90℃之间，反应釜内压力达到10-50Mpa，渗透0.5-10h；打开反应釜阀门，泄压取出饱和有气体的鞋中底；将鞋中底放入成型模具中，通入水蒸气，让鞋中底在水蒸气成型模具型腔内发泡，待鞋底在型腔内发泡完成后，关闭蒸汽阀门，打开冷却水阀门，经定型之后打开模具，得到发泡鞋底成品。这种方法为两步法，首先使制品型胚在模具充气预发泡，然后再放入成型模具通入水蒸气发泡成型。这种工艺分两段工序生产，先再将鞋中底型胚放入高压反应釜中，加入气体预发泡和泄压取出饱和有气体的鞋中底型胚放入成型模具中，通入水蒸气，让鞋中底在水蒸气成型模具型腔内发泡，该工艺成型复杂，生产效率低，所以我们提出一种大型超高压热塑性聚合物发泡成型装置及其方法，用于解决上述所提出的问题。