【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚合物珠粒发泡材料，具体涉及一种连续挤出管式聚合物珠粒发泡材料的制备装置及方法，还涉及基于上述制备装置及方法制得的聚合物珠粒发泡材料。
技术介绍
1、聚合物发泡技术近年来取得了令人瞩目的进展，研究者们的关注点主要集中在挤出法与批量反应法两种发泡工艺的优化与实际应用。挤出法因其高效的生产能力，广泛用于各种聚合物发泡材料的生产。然而，该方法生产的发泡产品往往存在开孔率过高的问题，这直接导致了其回弹性不足，进而限制了其在高性能应用领域的使用。因此，尽管挤出法能够迅速生成发泡颗粒，但其在应用范围上的局限性促使间歇的釜式法受到研究者们的关注。
2、间歇的釜式法发泡技术因其能够生产闭孔率较高的发泡颗粒而近些受到市场的热烈欢迎。这种发泡工艺的显著优势在于其生产的发泡材料通常具有优异的回弹性，能够满足更为多样化的工业需求。间歇的釜式法发泡技术还可以进一步细分为有干法和水相法。在结晶性的聚合物如聚丙烯珠粒发泡生产中，水相法可以有效防止颗粒之间的粘连。然而，间歇的釜式法发泡技术某些方面表现出色，作为一种批量生产工艺，其生产过程的间隙性导致产品的一致性与均匀性方面仍然面临诸多挑战，特别是在大规模生产的情况下，如何确保每一批次产品的性能稳定性成为了关键问题。
3、为了克服连续珠粒发泡生产中的开孔率高的问题及间歇的釜式法发泡技术批次产品的稳定性问题，本专利技术提出将连续珠粒挤出发泡法与间歇的釜式法发泡技术相结合的思路，提供一种既可连续稳定供料，又有釜式法发泡特点的管式发泡法，即开发一种以水为分散介质的聚合物二氧化碳连
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种产物闭孔率高、回弹性好、一致性和均匀性好的连续挤出管式聚合物珠粒发泡材料的制备装置。
2、本专利技术的目的之二在于提供一种产物闭孔率高、回弹性好、一致性和均匀性好的连续挤出管式聚合物珠粒发泡材料的制备方法。
3、本专利技术的目的之三在于提供一种闭孔率高、回弹性好、一致性和均匀性好的聚合物珠粒发泡材料。
4、本专利技术实现目的之一采用的技术方案是：提供一种连续挤出管式聚合物珠粒发泡材料的制备装置，包括：挤出机、水下切粒机、高压管道、控制阀、气罐、高压反应釜，以及阻流搅拌器；
5、所述挤出机设有加料口，挤出机的出口连接水下切粒机的腔体的物料入口；腔体的物料出口连接高压管道；高压管道末端连接控制阀，物料在控制阀出口喷出、释压并发泡；
6、所述气罐通过第一增压泵与腔体相连，气罐内设有发泡气体；所述高压反应釜通过第二增压泵与腔体相连，高压反应釜内盛装有分散溶液；发泡气体和分散溶液分别经第一增压泵和第二增压泵加压后进入腔体；
7、所述高压管道的长度为50-500米，高压管道内的反应压力为2-15mpa，反应温度为135-180℃；所述阻流搅拌器为多个，均匀分布于高压管道内，用于控制物料在高压管道内的停留时间。
8、本专利技术的总体思路及专利技术原理如下：
9、本专利技术提供了一种新型的连续挤出管式聚合物珠粒发泡材料的制备装置，该制备装置将挤出机、高压水下切粒系统与高压管道连接，同时在高压管道内通入2-15mpa的发泡气体，水下切粒机的腔体内混合物料在高压管道内输送的过程中，在一定的温度和压力条件下，发泡气体会不断扩散并进入粒状聚合物中，高压管道的尽头设置控制阀用于控制物料的连续喷出。当控制阀开启时，高压管道内含有发泡气体的聚合物熔体由于突然释压而发泡成珠粒。
10、本专利技术将挤出法与釜式发泡工艺相结合，在挤出法提供连续物料供粒的基础上，将一定长度、内部压力和温度可控的管道作为反应容器，使物料在管道内输送的过程中即完成发泡气体的充分浸渍。这种制备装置兼具挤出珠粒发泡的连续性以及水釜式珠粒发泡的高闭孔率的特点，制得的聚合物珠粒发泡材料具有闭孔率高、回弹性好、一致性和均匀性好的优势。
11、在本专利技术中，待发泡粒子在高压管道中的停留时间、外部压力和温度是确保气体在物料中充分浸渍，进而提升产品质量的必要条件。一方面，本专利技术对高压管道的长度和内部压力进行设计，设置高压管道的长度为50-500米，可以使物料在输送过程中充分的浸渍。在大规模生产时，高压管道起到与间歇釜式法的反应釜一样的效果，同时又保证了产品生产的连续性。另一方面，控制高压管道内的压力为2-15mpa，使高压管道内的压力低于挤出机内压力，有利于物料顺利挤出。优选地，高压管道的长度为300-500米，高压管道内的压力为2-10 mpa，高压管道内的反应温度为135-180℃，具体的反应压力和反应温度根据物料种类的不同而优化调整。
12、进一步地，本专利技术在高压管道内设置了多个阻流搅拌器，用于对物料在向前流动过程中起阻滞作用。阻流搅拌器的设置能够延长物料在高压管道中的停留时间，通过改变阻流搅拌器的个数、高压管道长度以及阻流搅拌器的转速实现对于物料停留时间的控制，将最佳停留时间控制在30-60分钟，以利于气体有足够时间向物料内浸渍。
13、优选地，所述阻流搅拌器的数量为3-5个，阻流搅拌器的转速为300-500rpm。所述阻流搅拌器由电机带动搅拌轴，搅拌轴上装有桨叶，搅拌轴转动时桨叶对流体的流动起到反推作用，进而实现在物料在向前流动过程中发挥阻滞作用。
14、进一步地，所述高压管道为不锈钢材质，管道直径50-500mm。优选地，高压管道直径为110-200mm。
15、进一步地，所述水下切粒机的腔体的耐压强度不低于15mpa；水下切粒机的电机与切刀相连的传动杆与腔体之间采用磁力密封。
16、进一步地，所述气罐内的发泡气体包括二氧化碳、氮气中的一种或两种的组合；所述发泡气体第一增压泵加压至2-15mpa后进入腔体。
17、进一步地，所述高压反应釜采用两级串联高压反应釜，可以保证分散溶液的连续、稳定地供给。高压反应釜内的溶液为水，或水与表面活性剂和无机隔离剂组成的混合液，釜内的溶液温度为135-180℃，具体地，根据物料种类的不同对分散溶液的温度进行优化调整。
18、进一步地，所述高压反应釜中的分散溶液通过第二增压泵以恒压型或恒流型的形式通入腔体。优选地，第二增压泵设置为恒流型，分散溶液的流量可根据控制阀的开度来调节出入流量平恒。
19、优选地，所述分散溶液按重量份数计，由100份水、0.8-1.5份表面活性剂和3-5份无机隔离剂组成。所述表面活性剂包括十二烷基苯硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、吐温80中的一种或多种的组合；所述无机隔离剂包括高岭土、滑石粉、纳米碳酸钙、粘土中的一种或多种的组合。
20、进一步地，所述高压管道外设有加热单元，用于控制高压管道内的物料温度在合适的范围。
21、进一步地，所述控制阀为针阀或球阀。控制阀的开度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种连续挤出管式聚合物珠粒发泡材料的制备装置，其特征在于，包括：挤出机（1）、水下切粒机（3）、高压管道（5）、控制阀（6）、气罐（7）、高压反应釜（9），以及阻流搅拌器（11）；
2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述阻流搅拌器（11）的数量为3-5个，阻流搅拌器（11）的转速为300-500rpm。
3.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述水下切粒机（3）的腔体（4）的耐压强度不低于15MPa；水下切粒机（3）的电机与切刀相连的传动杆与腔体（4）之间采用磁力密封。
4.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述气罐（7）内的发泡气体包括二氧化碳、氮气中的一种或两种的组合；所述发泡气体第一增压泵（8）加压至2-15MPa后进入腔体（4）。
5.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述高压反应釜（9）采用两级串联高压反应釜；高压反应釜（9）内的分散溶液为水，或水与表面活性剂和无机隔离剂组成的混合液，分散溶液的温度为135-180℃。
6.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述高
7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的制备装置的连续挤出管式聚合物珠粒发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、聚乳酸、聚苯醚、热塑性聚氨酯中的一种或多种的组合；成核剂包括高岭土、滑石粉、硼酸锌、聚四氟乙烯、纳米碳酸钙、粘土中的一种或多种的组合。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，粒状聚合物的粒径为0.5-3mm。
10.一种聚合物珠粒发泡材料，其特征在于，由根据权利要求1-6任一项所述的制备装置或根据权利要求7-9任一项所述的制备方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种连续挤出管式聚合物珠粒发泡材料的制备装置，其特征在于，包括：挤出机（1）、水下切粒机（3）、高压管道（5）、控制阀（6）、气罐（7）、高压反应釜（9），以及阻流搅拌器（11）；
2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述阻流搅拌器（11）的数量为3-5个，阻流搅拌器（11）的转速为300-500rpm。
3.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述水下切粒机（3）的腔体（4）的耐压强度不低于15mpa；水下切粒机（3）的电机与切刀相连的传动杆与腔体（4）之间采用磁力密封。
4.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述气罐（7）内的发泡气体包括二氧化碳、氮气中的一种或两种的组合；所述发泡气体第一增压泵（8）加压至2-15mpa后进入腔体（4）。
5.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述高压反应釜（9）采用两级串联高压反应釜；高压反应釜（9）内的分散溶液为水...
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