[发明专利]一种用于制备超临界发泡材料的装置及发泡材料制备方法

权利要求书

1.一种用于制备超临界发泡材料的装置，其特征在于，包括釜体、超临界流体循环组件、高压灌注头和发泡模具；

所述釜体内部由上至下依次设置有渗透腔、增压腔和混合挤出腔；

所述渗透腔内设有用于通入超临界流体的第一进气口和用于排出超临界流体的第一出气口，所述增压腔内设有加热元件，所述混合挤出腔内设有螺杆挤出组件；

所述超临界流体循环组件同时与渗透腔的第一进气口和第一出气口连通，所述超临界流体循环组件用于向渗透腔内通入循环流动的超临界流体；

所述高压灌注头的一端与混合挤出腔连通，另一端与发泡模具连通，所述高压灌注头用于将混合挤出腔内的熔融发泡材料；

所述发泡模具上设有可调节发泡模具内部压力的泄压阀。

2.根据权利要求1所述的用于制备超临界发泡材料的装置，其特征在于，所述渗透腔和增压腔之间设有第一隔板，所述第一隔板上设有第一开关组件，所述增压腔和混合挤出腔之间设有第二隔板，所述第一隔板上设有第二开关组件。

3.根据权利要求2所述的用于制备超临界发泡材料的装置，其特征在于，所述第一隔板的上端面和下端面均呈半圆球状，所述第一隔板的中部开设有用于使所述发泡材料通过的第一开口，所述第一开关组件设置于第一开口处，所述第一开口与第一开关组件的连接处设有加强元件；所述第二隔板的上端面呈半圆球状，所述第二隔板的下端面呈平面状，所述第二隔板的中部开设有用于使所述发泡材料通过的第二开口，所述第二开关组件设置于第二开口处，所述第二开口与第二开关组件的连接处设有加强元件。

4.根据权利要求1所述的用于制备超临界发泡材料的装置，其特征在于，所述超临界流体循环组件包括储气罐、输送泵、循环储罐、气体加压泵、预热罐、进气泵和循环泵，所述储气罐、输送泵、循环储罐、气体加压泵和预热罐依次连接，所述预热罐通过进气泵与渗透腔的第一进气口连通，所述渗透腔的第一出气口通过循环泵与循环储罐连通。

5.根据权利要求4所述的用于制备超临界发泡材料的装置，其特征在于，所述混合挤出腔上设有第二进气口和第二出气口，所述第二进气口通过管道与第一出气口连通，所述第二出气口通过管道与循环泵连通。

6.根据权利要求1所述的用于制备超临界发泡材料的装置，其特征在于，所述发泡模具包括上模、下模和成型模，所述成型模设置与上模和下模之间，所述高压灌注头由上模穿设至成型模内，所述泄压阀由下模穿设至成型模内。

7.根据权利要求1所述的用于制备超临界发泡材料的装置，其特征在于，所述发泡模具还包括温控组件，所述温控组件设置与成型模与上模和下模之间，所述温控组件用于使位于成型模内的发泡材料快速降温或加热。

8.一种使用如权利要求1至7任一项所述的用于制备超临界发泡材料的装置来制备超临界发泡材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、向釜体、高压灌注头和发泡模具内通入超临界流体的常压气体进行清洗并排出空气，随后向渗透腔内加入发泡材料，并对釜体整体进行加热，使釜体的温度大于超临界流体的临界温度；

步骤二、通过超临界流体循环组件将加压后的超临界流体通入渗透腔内并持续循环流动一定时间；

步骤三、停止对渗透腔内通入超临界流体并使渗透腔内的发泡材料落入增压腔内，通过增压腔内的加热元件对增压腔进行单独的加热及增压，使发泡材料变为熔融状态；

步骤四、将熔融状态的发泡材料通入混合挤出腔内，通过混合挤出腔内的螺杆挤出组件将熔融状态的发泡材料搅拌并挤出至高压灌注头；

步骤五、高压灌注头将熔融状态的发泡材料灌注至发泡模具内，同时在灌注的过程中通过泄压阀控制发泡模具内的压力与高压灌注头的压力保持一致，直至灌注完毕，随后通过泄压阀将发泡模具内的压力释放至常压并得到超临界发泡材料。

9.根据权利要求8所述的用于制备超临界发泡材料的装置来制备超临界发泡材料的方法，其特征在于，所述步骤一中，对釜体进行整体加热后釜体的温度小于发泡材料的熔融温度。

10.根据权利要求8所述的用于制备超临界发泡材料的装置来制备超临界发泡材料的方法，其特征在于，所述超临界流体为二氧化碳或氮气的超临界流体，所述发泡材料为热塑性聚氨酯弹性体或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。