[发明专利]一种用于聚合物间歇发泡的超临界流体多阶压力控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种用于聚合物间歇发泡的超临界流体多阶压力控制系统及方法，属于流体压力控制技术领域，启动多阶压力控制系统，在计算机的程序界面输入超临界流体的增压压力数值，交互到数据处理与控制系统，高压气体先进入气动增压泵进行增压，然后高压气体进入气控比例减压阀与低压气体进行相互作用，使高压气体的压力达到第一阶压力数值；调整电气比例减压阀输出的压缩空气压力，进而调控气控比例减压阀的输出压力达到第二阶压力数值，对反应釜进行第二次增压，通过上述过程，进行调控每一阶压力大小，直至最后一阶压力保压时间完成，最后对反应釜进行泄压，聚合物间歇发泡工艺完成。使反应釜内聚合物泡沫的泡孔结构和泡孔性能达到理想的状态。

技术领域

本发明属于流体压力控制技术领域，具体涉及一种用于聚合物间歇发泡的超临界流体多阶压力控制系统及方法。

背景技术

超临界流体是指处于临界温度和临界压力之上的特殊流体，兼具气体液体的双重性质和特点，如黏度和扩散系数接近于气体，密度和溶剂化能力接近于液体。目前，超临界流体的主要应用有超临界流体萃取、超临界流体干燥、超临界流体辅助发泡以及超临界流体辅助制备超细颗粒等。其中，超临界流体辅助聚合物发泡因其制备的聚合物泡沫具有泡孔尺寸小、密度高、分布均匀、泡体性能优良且工艺经济环保等一系列优点，近年来备受关注。

超临界流体辅助聚合物发泡的技术原理是将经过超临界流体饱和的聚合物体系通过快速降压或者快速升温的方式，使其进入热力学不稳定状态，从而诱导大量的气体形核并进一步长大，最终定形得到具有大量微孔结构的聚合物泡沫。根据其与不同成型技术结合的情况，目前主要有间歇发泡、挤出发泡以及注塑发泡等工艺方法。其中，超临界流体辅助聚合物间歇发泡制备的聚合物泡沫泡孔结构最为典型和最具代表性，是上述其他两种工艺的基础。

在超临界流体辅助聚合物间歇发泡工艺中，超临界流体的压力控制是聚合物/超临界流体饱和体系发泡的关键，其决定着最终形成的聚合物泡沫泡孔结构及其性能。目前，超临界流体辅助聚合物间歇发泡的压力控制方式一般为一次加压饱和与一次泄压的两段式控制方法，如2018年8月7日公开的中国发明专利“一种高分子聚合物材料超临界流体发泡装置及发泡方法”(公开号：108372620A)中揭示的“通过升压泵将超临界流体注入模腔内，超临界流体进入到高分子聚合物材料内部，当卸去模腔内压力，进入到高分子聚合物内部的超临界流体迅速膨胀，实现高分子聚合物材料的发泡”的方法，显然这种压力控制方法是简便的，但在精确和系统调控体系压力方面具有明显不足，同时该方法得到的聚合物泡沫泡孔结构单一，也尚未实现压力的自动控制。Bao等在<超临界流体学报>(The Journalof Supercritical Fluids，2011,55:1104-1114)撰文，报道了通过两次降压可以制备具有双峰泡孔结构的PS泡沫。但上述研究仅用后置缓冲来实现简单的两次降压控制。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种用于聚合物间歇发泡的超临界流体多阶压力控制系统与控制方法，通过PLC控制系统和计算机，控制压力阶数、升压速率、卸压速率、各阶压力数值、各阶压力保压时间等参数，实现下游反应釜压力曲线实时稳定的精确多阶以及自动控制，可用于聚合物超临界流体辅助间歇发泡等对流体压力有严格要求的系统中。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：