[发明专利]一种交联聚烯烃微孔发泡板材的生产设备

说明书

技术领域

本发明涉及聚烯烃发泡领域，尤其涉及一种交联聚烯烃微孔发泡板材的生产设备。

背景技术

热塑性聚合物生产的树脂发泡材料商业化应用很多年了，传统发泡技术常常阻碍了其在现有领域内的进一步发展。近些年发展起来的微孔发泡技术有望解决传统发泡技术存在的一些缺点与不足。微孔发泡材料是指泡孔直径在1-10μm，泡孔密度在109-1012/cm3之间的泡沫材料。目前，超临界二氧化碳是微发泡材料制备中使用最为普遍的物理发泡剂。根据操作的连续程度不同主要有间歇发泡、半连续发泡、连续挤出发泡等方法。间歇法及半连续法耗时长，无法满足工业生产的需求，主要应用于理论研究。而与实际塑料加工相一致的连续挤出发泡法的出现使微孔发泡材料的实际应用成为可能。

运用螺杆挤出机可以实现连续式挤出微孔发泡，一般过程为：树脂首先在螺杆中塑化融合，然后将超临界二氧化碳注入树脂熔体中，通过螺杆的剪切混合作用得到树脂熔体和二氧化碳混合料，混合料进入口模，快速泄压而成核发泡，然后迅速冷却固化。中国专利CN103963306介绍了一种超临界PP物理发泡片材的生产设备，该系统将双螺杆挤出机、单螺杆挤出机串联使用，超临界二氧化碳由注气设备输出进入挤出机中。两个螺杆机的串联能使树脂熔体充分混合熔融，并加速二氧化碳溶解入树脂熔体中，但是双螺杆挤出机的输出压力为35-45MPA，单螺杆挤出机可承受的压力为20-30MPA，物料从双螺杆挤出机输出进入单螺杆挤出机的时候，由于压力差的存在，会发生物料喷出甚至爆炸的危险。此外，超临界二氧化碳在挤出机中与树脂熔体混合，会导致物料粘度升高，滞留在挤出机中，影响最终的微发泡效果。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，本发明提供了一种交联聚烯烃微孔发泡板材的生产设备，其可以实现螺杆挤出机串联使用的压力控制，树脂熔体不会在挤出机中滞留，最终达到理想的微孔发泡效果。

本发明采用的技术方案如下：一种交联聚烯烃微孔发泡板材的生产设备包括依次连接的活化釜、搅拌装置、三阶挤出机组、混合冷却装置和成型装置，所述三阶挤出机组包括一台平行同向双螺杆挤出机、一台啮合异向双螺杆挤出机、夹套反应釜和一台单螺杆挤出机，所述两台双螺杆挤出机并联后依次连接夹套反应釜和单螺杆挤出机；所述混合冷却装置包括一个具有进口端和出口端的筒状壳体，近壳体进口端处沿径向设置一个缓冲模块，该缓冲模块与进口端处的壳壁构成一个腔体，称为初级缓冲室，近壳体出口端处沿径向设置一个缓冲模块，该缓冲模块与出口端处的壳壁构成次级缓冲室，壳体内部在两个缓冲模块间设置用于输送超临界二氧化碳的钢管和树脂挡板，所述钢管在分别在两个缓冲模块处联通，其中两根钢管的端部设有二氧化碳喷头，壳体外侧近出口端处设置一个超临界二氧化碳入口，该入口与输送超临界二氧化碳的钢管联通，在壳体外侧近进口端处设置一个与壳体联通的超临界二氧化碳出口；所述成型装置紧邻混合冷却装置的出口端。

在一个优选实施方案中，所述两台双螺杆挤出机分别包括料筒冷却装置，所述料筒冷却装置采用超临界二氧化碳作为冷却介质，其包括料筒外部的冷却套以及与冷却套相连的冷却管，冷却套上设有超临界二氧化碳进口，冷却管一端设有超临界二氧化碳出口，冷却套与冷却管之间设置单向阀控制超临界二氧化碳自冷却套流向冷却管，料筒冷却装置中的超临界二氧化碳出口与所述夹套反应釜的夹套进口联通，料筒冷却装置中的超临界二氧化碳进口与所述反应釜的夹套出口联通。

在一个优选实施方案中，所述混合冷却装置中树脂挡板的尺寸设定为壳体管径的2/3~3/4，输送超临界二氧化碳流通的钢管长度设定为钢管管径的6~8倍。

在一个优选实施方案中，所述成型装置为平口模。

本发明还提供了一种采用上述生产设备的交联聚烯烃微孔发泡板材的生产方法。

一种交联聚烯烃微孔发泡板材的生产方法，包括以下步骤：

（1)按重量比，将100份基本树脂、1-10份包埋剂、0.1-10份导电促进剂放置在活化釜中，注入压力为30-40MPa的超临界二氧化碳，调整二氧化碳温度为20-100℃，封闭活化处理10-30分钟，泄压得到活化树脂，其中基本树脂选自共聚聚丙烯、线性高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或它们的混合物，包埋剂选自聚氧乙烯（20）-琥珀酸单硬脂酸甘油酯、聚氧乙烯（20）-琥珀酸单棕榈酸甘油酯或聚氧乙烯（20）-琥珀酸单月桂酸甘油酯，导电促进剂选自活性纳米氧化锌或活性纳米氧化铝。