[发明专利]一种超临界流体制备无模立体结构发泡制品的方法

说明书

本发明提出了一种超临界流体制备聚合物无模立体结构发泡制品的方法，包括超临界流体输送系统、立体发泡系统、预热系统，将聚合物原料加压成型得发泡预塑件，然后将发泡预塑件在预热系统内预热，升温至预热温度后将发泡预塑件送入立体发泡系统内，通入超临界流体，超临界流体向聚合物溶胀扩散完成后泄压即可，本发明通过合理的工艺技术和参数改进，在立体发泡罐内采用一步法高温中压的超临界流体溶胀聚合物，自由无模立体泄压发泡成型，得到产品形状、尺寸精度、泡孔细密和制品密度可控的聚合物微孔发泡制品，泡孔成核速率较高，形成的微孔发泡材料泡孔更小，孔密度更高，性能更优异。

技术领域

本发明涉及高分子材料发泡加工领域，特别涉及一种利用超临界流体作为物理发泡剂制备聚合物无模立体结构发泡制品的方法，可用于热塑性塑料、热塑性弹性体或橡胶材料等的超临界流体发泡立体结构制品。

背景技术

利用超临界流体作为物理发泡剂用于聚合物发泡成型方法主要有连续挤出发泡、注射发泡、间歇形式的釜压发泡方法。连续挤出成型适合于连续挤出具有一定断面形状的发泡材料，制品的发泡倍率高，但形状单一；注射发泡成型可以 注射形状复杂的发泡制品，但制品的发泡倍率小，两者都有较高的生产效率。间歇式的釜压发泡方法多用于聚合物的珠粒发泡，发泡珠粒还要利用发泡珠粒的成型设备来模压成各种形状的发泡制品，生产效率低，生产周期长，设备投资大。

中国专利CN 102167840 A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，包括如下步骤，将模压机上的发泡模具升温，待达到发泡温度后，将聚合物放入模具，模压机合模，模具密封，向模具内充入超临界流体，超临界流体向聚合物溶胀扩散，然后模压机开模泄压发泡，即可得到聚合物微孔发泡材料。

中国专利CN 104097288 A公开了一种超临界流体辅助聚合物模压发泡装置。该装置包括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，超临界流体输送系统与模具系统相连，温度测量装置、压力测量装置、压力释放装置分别与模具系统相连。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，在一定的温度和超临界流体压力作用下，经过一定时间，超临界流体逐渐扩散进聚合物基体，然后快速释放模内压力获得一定形状的发泡材料。该装置可用于自由发泡，也可用于可控发泡。

上面所述的利用超临界流体作为物理发泡剂制备聚合物模压发泡制品的成型方法，只能生产一些规整的发泡板材、片材和简单形状的制品，对一些较为形状复杂的发泡制品的工业化规模生产就很难实现。

中国专利CN 107073767 A用于制造三维泡沫制品的方法，公开了一种用于制造非均匀形状的三维泡沫制品的方法，该方法采用了两阶段氮气压力釜方法和在至少一个尺寸上具有非均匀横截面的预制件。专利是使用两步法，第一步是预制件先在高压罐里高压浸渍，第二步是待冷却后在低压罐膨胀。其工艺流程为：注塑成型预制件经历γ射线以将材料交联。将交联的注塑成型件放置在高压压力釜中的托盘上，并且在400巴和165℃下经历氮气高压浸渍，直到聚合物完全被气体饱和。然后将压力降低至170巴，以使泡孔结构成核，之后将压力釜冷却至环境温度。一旦处于环境温度，就将剩余的压力释放并且从高压压力釜中移出含有气体的注塑成型件。第二步将膨胀注塑成型件放置在-40℃的冰箱中过夜以使在膨胀之前的任何气体损耗最小化。次日，使注塑成型件恢复至室温，之后放置在较低压力的压力釜中的托盘上。然后在14巴的氮气的压力下将预发泡注塑成型件加热至167℃的均匀温度，之后将释放压力至大气压，使得成型件膨胀以形成三维发泡制品。其成型方法的缺陷是工艺复杂，发泡材料经历辐射交联，材料无法回收循环使用，不环保；使用的成型压力高，压力设备要求高；浸渍温度在软化点附近，浸渍温度低，气体浸渍预制件溶解扩散平衡所需的时间长，而且采用二步法生产方法，生产周期过长，生产效率较低，发泡制品加工成本高。

发明内容