專利名稱：超臨界流體輔助聚合物成型加工設(shè)備及其實現(xiàn)方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物成型加工技術(shù)，特別涉及一種超臨界流體輔助聚合 物成型加工設(shè)備及其實現(xiàn)方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚合物成型加工主要向低能耗、全回收、零排放(即綠色制造)等方 向發(fā)展，超臨界流體輔助聚合物加工是近年發(fā)展起來的一種新型的聚合物 加工方法。超臨界流體呈現(xiàn)出一種介于液體和氣體之間的性質(zhì)，具有高擴 散性、高溶解性和低黏度等性質(zhì)，作為一種獨特的溶劑，可以較方便地引 入到聚合物的成型加工中，實現(xiàn)普通溶劑無法實現(xiàn)的功能。共混和納米復(fù)合是目前提高聚合物材料性能的兩種重要方法。多相聚 合物共混擠出或注塑過程中，各相之間的黏度比是影響共混物微觀形態(tài)和 性能的重要參數(shù)之一。例如兩相聚合物共混中，兩相的黏度比接近1時， 共混物中的分散相尺寸較小，分散相在連續(xù)相中的分散較均勻。在實際共 混中，添加相容劑可改善各相間的相容性，促進分散相在連續(xù)相中的分散， 但小分子量相容劑會降低材料的力學(xué)性能。在聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合 材料的各種制備方法中，熔融插層法有簡單、容易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)點，但 此法難使層狀硅酸鹽在聚合物基體中分散而形成良好的插層或剝離的形 態(tài)，尤其對于非極性聚合物也常常通過添加一些含極性基團的接枝物來提 高聚合物分子鏈插層或使硅酸鹽片面剝離的能力，這同樣容易產(chǎn)生降低材 料性能的負作用。在上述共混和納米復(fù)合中引入超臨界流體可克服這些缺 點。因為超臨界流體溶解在聚合物中后，可使聚合物溶脹，增大其自由體 積，降低其玻璃化溫度，使其分子鏈有更大的活動空間，超臨界流體在聚 合物分子鏈中起了 "潤滑劑"的作用，宏觀上不但降低了聚合物熔體的黏 度，微觀上也增強了聚合物分子鏈的擴散能力。然而，在聚合物成型加工過程中，如何在有限的停留時間內(nèi)，提高超 臨界流體在聚合物中的溶解量，使其均勻分散在聚合物熔體中形成聚合物/超臨界流體均相體系，這些難題阻礙著超臨界流體輔助聚合物成型加工的 應(yīng)用和發(fā)展。專利號為US 6521258 Bl的美國發(fā)明專利公開了一種超臨界流體輔助 多相聚合物共混的設(shè)備和方法，整個過程在反應(yīng)釜中進行，屬于間歇式制 備聚合物共混物的過程，制備周期長，產(chǎn)量受反應(yīng)釜容量限制，不利于工 業(yè)生產(chǎn)的推廣。專利號為US 2005/0256242 Al的美國發(fā)明專利公開了一種超臨界流 體輔助熔融插層擠出聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料的設(shè)備和方法，如圖 1所示；制備過程包含了兩段喂料的步驟，從料斗喂入聚合物，待聚合物 被加熱推進一段距離后再注入層狀硅酸鹽與超臨界流體構(gòu)成的混合物，其 注入方式有兩種，其中一種(1B)較另一種(1C)更接近料斗。將層狀硅 酸鹽與超臨界流體混合物注入擠出機之前，硅酸鹽先要在高壓(高于流體 超臨界壓力)密封容器中與超臨界流體混合一段時間，使得超臨界流體利 用本身的高擴散性滲入硅酸鹽片層間并充分撐開片層，這一預(yù)處理過程致 使整個聚合物納米復(fù)合材料的制備過程為間歇式過程，不具有長時間連續(xù) 性，而且一次生產(chǎn)周期的產(chǎn)量由高壓密封容器容量決定。專利號為US 2005/0131126 Al的美國發(fā)明專利公開了一種超臨界流 體輔助熔融插層擠出聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料的設(shè)備和方法，如圖 2所示；該設(shè)備采用二階式擠出，第一階擠出機將聚合物/層狀硅酸鹽混合 物充分熔融塑化，在第二階單螺桿擠出機接近熔體入口位置注入超臨界流 體，并通過調(diào)節(jié)第二階擠出機出口尺寸保持機筒內(nèi)較高的壓力。這套設(shè)備 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，操作和控制相對較繁瑣，且由于未設(shè)置排氣處理工 序，所得擠出物含有氣泡，如果不是制備發(fā)泡制品，則還需另加去除發(fā)泡 擠出物中的氣泡這一道工序，這樣會使整體結(jié)構(gòu)進一歩復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有聚合物共混和納米復(fù)合技術(shù)的不足之處， 提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、作業(yè)流程合理、作用過程連續(xù)性好的超臨 界流體輔助聚合物成型加工設(shè)備。本發(fā)明的另一目的在于提供一種由上述設(shè)備實現(xiàn)的超臨界流體輔助 聚合物成型加工方法。本發(fā)明的再一目的在于提供上述超臨界流體輔助聚合物成型加工設(shè)備及其實現(xiàn)方法的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn) 一種超臨界流體輔助聚合物成 型加工設(shè)備，包括具有特定結(jié)構(gòu)螺桿的擠出機或注塑機、超臨界流體輸送 系統(tǒng)、自鎖式注氣單向閥、壓力傳感器和抽真空泵；所述超臨界流體輸送 系統(tǒng)與自鎖式注氣單向閥連接，所述自鎖式注氣單向閥、壓力傳感器和抽 真空泵沿擠出方向順序與具有特定結(jié)構(gòu)螺桿的擠出機或注塑機連接。所述螺桿的特定結(jié)構(gòu)可按螺桿元件組合所產(chǎn)生的功能分為四段熔融 塑化段、增壓段、減壓段和排氣段；所述熔融塑化段由正向輸送元件和混 煉元件組成，主要功能為使聚合物充分熔融塑化；所述增壓段對單螺桿而言由螺槽較淺與/或螺距較短的輸送元件和混煉元件組成，對雙螺桿而言由反向輸送元件和混煉元件組成；所述減壓段由正向輸送元件和混煉元件組 成，主要功能為使溶解在聚合物熔體中的超臨界流體在低壓條件下成長為 氣泡，釋放出來；所述排氣段由正向輸送元件組成。所述輸送元件包括正向輸送元件和反向輸送元件。所述正向輸送元件 的螺棱升角設(shè)置為可保證物料輸送方向與擠出方向相同。所述反向輸送元 件的螺棱升角與正向輸送元件的相反，其物料輸送方向與擠出方向相反。 所述螺槽較淺的輸送元件的螺槽深度為(0.01 0.07) D，螺距較短的輸送 元件的螺距為(0.5 1.0) D，其中D為螺桿直徑。所述混煉元件包括捏合盤元件、銷釘混煉元件等。所述捏合盤元件由 多個橢圓形捏合盤錯列捏合而成，錯列角的大小、捏合盤的個數(shù)和軸向長 度決定了捏合盤的混煉性能。所述銷釘混煉元件排有多列突起的銷釘，其 利用銷釘?shù)姆至髯饔靡詫ξ锪线M行混煉。所述超臨界流體輸送系統(tǒng)包括氣體儲存罐、高壓計量泵、高壓電磁閥 和自鎖式注氣單向閥，所述氣體儲存罐與高壓計量泵相連接，高壓計量泵 通過高壓電磁閥和自鎖式注氣單向閥與擠出機或注塑機相連接。所述高壓 計量泵采用雙缸設(shè)計，雙缸交替工作，可保證超臨界流體生成過程的連續(xù) 性；所述高壓計量泵設(shè)置有溫控系統(tǒng)，可對流經(jīng)高壓計量泵的超臨界流體 的溫度進行控制。所述自鎖式注氣單向閥可以防止聚合物熔體逆流進入輸氣管道，其包 括連接套、耐高溫彈性膠墊、滾珠和導(dǎo)氣螺釘。所述導(dǎo)氣螺釘通過外螺 紋與連接套下端內(nèi)螺紋連接固定；所述滾珠通過耐高溫彈性膠墊壓緊連接導(dǎo)氣螺釘。所述超臨界流體輔助聚合物成型加工設(shè)備還可連接在線流變系統(tǒng)，以 在線測量聚合物熔體的流變性能，為加工條件的控制提供間接的數(shù)據(jù)支 持。此系統(tǒng)由在線流變儀、計算機和流變數(shù)據(jù)分析軟件組成。一種由上述設(shè)備實現(xiàn)的超臨界流體輔助聚合物成型加工方法，包括下 述步驟(1)超臨界流體輸送系統(tǒng)控制氣體處于超臨界狀態(tài)并輸出，經(jīng)自 鎖式注氣單向閥進入擠出機或注塑機機筒內(nèi)；(2)所進入的超臨界流體與 擠出機或注塑機機筒內(nèi)經(jīng)特定結(jié)構(gòu)螺桿塑化的聚合物熔體混合，形成均相 體系；(3)均相體系經(jīng)特定結(jié)構(gòu)螺桿進一步混煉后，超臨界流體在低壓下 從均相體系中釋出轉(zhuǎn)化成氣體，經(jīng)過螺桿排氣段時，由抽真空泵抽出。所述步驟(1)具體可為氣體儲存罐中的氣體經(jīng)過閥門進入帶有溫 控系統(tǒng)的高壓計量泵；控制高壓計量泵的溫度和壓力使該氣體達到超臨界 狀態(tài)設(shè)定高壓計量泵的出口流率，使超臨界流體以恒定的壓力和流量輸 出；輸出的超臨界流體經(jīng)過高壓電磁閥和自鎖式注氣單向閥，注入擠出機 或注塑機機筒內(nèi)。所述步驟(2)具體可為物料從擠出機或注塑機的喂料器加入，經(jīng)過機筒的加熱和螺桿轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的剪切熱使其熔融，再經(jīng)過螺槽較淺與/或螺距較短的輸送元件或反向輸送元件作用，使熔體充滿螺桿增壓段的螺槽； 在此段高壓熔體與注入的超臨界流體混合，在混煉元件轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的剪切、 拉伸和擠壓下，超臨界流體逐漸溶入聚合物熔體中，形成均相體系。所述歩驟(2)中，壓力傳感器實時測量螺桿增壓段物料的壓力。通 過控制加工條件保證溶解于聚合物中的氣體壓力在超臨界壓力之上。所述步驟(3)具體可為均相體系經(jīng)過螺桿的增壓段后進入減壓段，迅速降壓，超臨界流體在低壓下從均相體系中釋放出來轉(zhuǎn)化成氣體，經(jīng)過 螺桿排氣段時，由抽真空泵抽出。所述物料的類型可為由兩種或兩種以上聚合物構(gòu)成的共混物以及由 聚合物和層狀硅酸鹽構(gòu)成的混合物。本加工方法還可由在線流變儀在線檢測聚合物熔體的流變性能，生成 實時數(shù)據(jù)，傳輸給計算機，經(jīng)由流變數(shù)據(jù)分析軟件得出流變曲線。過程具 有高度實時性且不影響生產(chǎn)的連續(xù)性。本超臨界流體輔助聚合物成型加工設(shè)備及實現(xiàn)方法可應(yīng)用到包括單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機以及注塑機在內(nèi)的設(shè)備，實現(xiàn)超臨界流體輔助 多相聚合物共混擠出和注塑、聚合物/層狀硅酸鹽復(fù)合材料的熔融插層擠出 和注塑。本發(fā)明的作用原理是把超臨界流體輸送系統(tǒng)通過自鎖式注氣單向閥 與聚合物成型加工設(shè)備相連接，在螺桿的增壓段把超臨界流體注入聚合物 熔體，與其混合形成均相體系，使聚合物熔體發(fā)生溶脹，自由體積增大， 聚合物分子鏈有更大的活動空間和更強的擴散性，因而可促使物料體系中 的分散相在連續(xù)相中分散更均勻，尺寸更小。接著在螺桿的減壓段，超臨 界流體在低壓下從均相體系中釋放出來轉(zhuǎn)化成氣體，經(jīng)過螺桿排氣段時， 由抽真空泵抽出。最后，經(jīng)過排氣段的物料被擠出機擠出或被注塑機注入 模具。經(jīng)過前述作用的包含一種或多種聚合物在內(nèi)的物料體系中的分散相 具有良好的分散均勻性和更小尺寸。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)及設(shè)備具有如下的優(yōu)點和效果(1)應(yīng)用超臨 界流體輔助聚合物成型加工過程，如果是多相聚合物共混，超臨界流體促 進了聚合物分散相在聚合物連續(xù)相中的分散和尺寸的減小；如果是制備聚 合物/層狀硅酸鹽復(fù)合材料，超臨界流體增強了聚合物分子鏈插層進入硅酸 鹽片層之間的能力，促進了硅酸鹽片層的剝離。(2)利用本發(fā)明能夠在聚 合物共混和納米復(fù)合設(shè)備上實現(xiàn)超臨界流體輔助成型加工，結(jié)構(gòu)緊湊，操 作簡單，作業(yè)流程合理，保持了過程的連續(xù)性，因此易于實現(xiàn)和推廣。(3) 針對不同的物料體系，可以通過更換不同的螺桿元件建立不同的流場，使 之適應(yīng)物料體系的特性，因此適用性較好。(4)可通過在線流變系統(tǒng)實時 檢測物料體系的流變性能，優(yōu)化加工參數(shù)，使超臨界流體在聚合物成型加 工過程中最大限度地發(fā)揮作用。


圖1是現(xiàn)有專利US 2005/0256242 A1中的設(shè)備示意圖。圖2是現(xiàn)有專利US 2005/0131126 Al中的設(shè)備示意圖。圖3是本發(fā)明超臨界流體輔助聚合物成型加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明所采用的一種螺桿結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖3所示加工設(shè)備中自鎖式注氣單向閥的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是超臨界流體輔助擠出制備的兩相聚合物共混物的光學(xué)顯微鏡照片。圖7是超臨界流體輔助擠出制備的聚合物納米復(fù)合材料的透射電鏡照片。圖8是超臨界流體輔助擠出制備的聚合物納米復(fù)合材料的廣角X射線 衍射圖。上述各圖中符號說明如下A—雙螺桿擠出機；B—超臨界流體輸送 系統(tǒng)；C一抽真空泵；D—在線流變系統(tǒng)；E—熔融塑化段；F—增壓段；G 一減壓段；H—排氣段；l一溫控系統(tǒng)；2—高壓計量泵；3—高壓電磁閥；4一自鎖式注氣單向閥(4-1一連接套；4-2—耐高溫彈性膠墊；4-3—滾珠；4-4—導(dǎo)氣螺釘)；5—閥門；6—氣體儲存罐；7—喂料器；8—機筒；9一壓 力傳感器；IO—在線流變儀；ll一計算機；12—正向輸送元件；13—混煉 元件；14—反向輸送元件；15—喂料口； 16—注氣口； 17—測壓點；18—排氣口； 19一高密度聚乙烯(HDPE); 20 —超高分子質(zhì)量聚乙烯 (UHMWPE); 21—聚丙烯(PP); 22—納米粘土； 23—納米粘土的廣角X射線衍射圖；24—PP/納米粘土復(fù)合材料的廣角X射線衍射圖；25—超 臨界C02輔助擠出制備的PP/納米粘土復(fù)合材料的廣角X射線衍射圖；26—d,)衍射峰。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實 施方式不限于此。 實施例圖3 圖5示出了本發(fā)明以雙螺桿擠出機為實施例的具體結(jié)構(gòu)，由圖 3可見，本超臨界流體輔助聚合物成型加工設(shè)備包括雙螺桿擠出機A、超 臨界C02輸送系統(tǒng)B、抽真空泵C和在線流變系統(tǒng)D;超臨界C02輸送系 統(tǒng)B和自鎖式注氣單向閥4連接；自鎖式注氣單向闊4、壓力傳感器9、 抽真空泵C和在線流變系統(tǒng)D沿擠出方向順序與雙螺桿擠出機A連接。 所述雙螺桿擠出機A包括喂料器7、機筒8、螺桿(如圖4所示)和壓力 傳感器9，機筒8的后端與喂料器7相連，機筒8的外圍裝有控溫加熱圈 (圖中未示出)，機筒8內(nèi)部設(shè)置有特定螺桿元件組合的螺桿如圖4所示。圖4示出了所述特定結(jié)構(gòu)的螺桿，按螺桿元件組合所產(chǎn)生的功能可分為四段熔融塑化段E，增壓段F，減壓段G和排氣段H。所述熔融塑化 段E主要由正向輸送元件12和混煉元件13組成；所述增壓段F主要由反向輸送元件14和混煉元件13組成；所述減壓段G主要由正向輸送元件 12和混煉元件13組成；所述排氣段H主要由正向輸送元件12組成。所 述正向輸送元件12的螺棱升角設(shè)置為可保證物料輸送方向與擠出方向相 同；所述反向輸送元件14的螺棱升角與正向輸送元件12的相反，其物料 輸送方向與擠出方向相反；所述混煉元件13包括捏合盤元件；所述捏合 盤元件由多個橢圓形捏合盤錯列捏合而成，錯列角的大小、捏合盤的個數(shù) 和軸向長度決定了捏合盤的混煉性能。所述超臨界C02輸送系統(tǒng)B包括氣體儲存罐6、閥門5、高壓計量泵 2、高壓電磁閥3和單向閥4，氣體儲存罐6通過閥門5與高壓計量泵2相 連接，高壓計量泵2通過高壓電磁閥3和自鎖式注氣單向閥4與雙螺桿擠 出機A的機筒8相連接。所述自鎖式注氣單向閥4可以防止聚合物熔體逆 流進入輸氣管道；所述高壓計量泵2采用雙缸設(shè)計，雙缸交替工作，可保 證超臨界C02生成過程的連續(xù)性；所述高壓計量泵2的泵體上設(shè)置有溫控 系統(tǒng)1 ，可對流經(jīng)高壓計量泵2的超臨界C02的溫度進行控制。所述自鎖式注氣單向閥4包括連接套4-l、耐高溫彈性膠墊4-2、滾 珠4-3和導(dǎo)氣螺釘4-4。所述導(dǎo)氣螺釘4-4通過外螺紋與連接套4-1下端內(nèi) 螺紋連接固定；所述滾珠4-3通過耐高溫彈性膠墊4-2壓緊連接導(dǎo)氣螺釘 4-4。所述在線流變系統(tǒng)D由在線流變儀10、計算機11和流變數(shù)據(jù)分析軟 件(圖中未示出)組成。本超臨界流體輔助聚合物成型加工設(shè)備的整個工作過程是打開與氣體儲存罐6連接的閥門5，使C02進入帶有溫控系統(tǒng)的高壓計量泵2;控 制高壓計量泵2的溫度和壓力使C02處于超臨界狀態(tài)；設(shè)定高壓計量泵2 的出口流率，打開高壓電磁閥3使超臨界C02以恒定的壓力和流量經(jīng)過自 鎖式注氣單向閥4。物料從喂料器7加入，經(jīng)過機筒8的加熱和螺桿熔融 塑化段E的剪切熱使其熔融，再經(jīng)過反向輸送元件14作用，使熔體充滿 螺桿增壓段F的螺槽。此段高壓熔體與注入的超臨界CCV混合，在混煉元 件13的剪切、拉伸和擠壓下，超臨界C02逐漸溶入聚合物熔體中，形成 均相體系。此均相體系經(jīng)過反向輸送元件14之后，進入減壓段F，迅速降壓，超臨界C02在低壓下會從均相體系中釋放出來轉(zhuǎn)化成氣態(tài)C02，經(jīng)過 螺桿排氣段H時，由抽真空泵C抽出。最后，經(jīng)過排氣段的物料被擠出 成條料的同時，還可由在線流變系統(tǒng)D進行在線流變檢測，此過程是在 線流變儀10在線檢測其流變性能，生成實時數(shù)據(jù)，傳輸給計算機ll，經(jīng) 由流變數(shù)據(jù)分析軟件得出流變曲線。過程具有高度實時性且不影響生產(chǎn)的 連續(xù)性。圖6 圖S示出了本發(fā)明的實施效果。圖6示出了擠出制備的高密度 聚乙烯(HDPE) /超高分子質(zhì)量聚乙烯(UHMWPE)(質(zhì)量比80/20)共 混物的光學(xué)顯微照片，圖6(a)和圖6(b)分別為未加入和加入含量3%的超臨 界C02輔助加工的情況下，UHMWPE 20在HDPE 19中的分散效果?？?見，超臨界CO2有效地減小了分散相UHMWPE20的尺寸；圖7示出了擠 出制備的聚丙烯(PP) /納米粘土 (質(zhì)量比97/3)納米復(fù)合材料的透射電 鏡照片，圖7(a)和圖7(b)分別為未加入和加入含量4%的超臨界C02輔助 加工的情況下，納米粘土22在PP 21中的分散效果。超臨界C02有效地 促進了納米粘土 22片層的剝離，使得團聚納米粘土22顆粒更??；圖8示 出了擠出制備的PP/納米粘土 (質(zhì)量比97/3)納米復(fù)合材料的廣角X射 線衍射圖，超臨界C02使得納米復(fù)合材料的 w衍射峰26向左偏移，且 —en)衍射峰值強度降低，說明納米粘土 22片層間距更大，納米粘土 22 片層剝離更多。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上 述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改 變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明 的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種超臨界流體輔助聚合物成型加工設(shè)備，其特征在于包括具有特定結(jié)構(gòu)螺桿的擠出機或注塑機、超臨界流體輸送系統(tǒng)、自鎖式注氣單向閥、壓力傳感器和抽真空泵；所述超臨界流體輸送系統(tǒng)與自鎖式注氣單向閥連接，所述自鎖式注氣單向閥、壓力傳感器和抽真空泵沿擠出方向順序與具有特定結(jié)構(gòu)螺桿的擠出機或注塑機連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界流體輔助聚合物成型加工設(shè)備，其 特征在于所述螺桿的特定結(jié)構(gòu)按螺桿元件組合所產(chǎn)生的功能分為四段 熔融塑化段、增壓段、減壓段和排氣段；所述熔融塑化段由正向輸送元件 和混煉元件組成；所述增壓段對單螺桿而言由螺槽較淺與/或螺距較短的輸 送元件和混煉元件組成，對雙螺桿而言由反向輸送元件和混煉元件組成； 所述減壓段由正向輸送元件和混煉元件組成；所述排氣段由正向輸送元件 組成；所述螺槽較淺的輸送元件的螺槽深度為0.01D 0.07D，螺距較短的 輸送元件的螺距為0.5D 1.0D，其中D為螺桿直徑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界流體輔助聚合物成型加工設(shè)備，其 特征在于所述超臨界流體輸送系統(tǒng)包括氣體儲存罐、高壓計量泵、高壓 電磁閥和自鎖式注氣單向閥，氣體儲存罐與高壓計量泵相連接，高壓計量 泵通過高壓電磁閥和自鎖式注氣單向閥與擠出機或注塑機相連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界流體輔助聚合物成型加工設(shè)備，其 特征在于所述自鎖式注氣單向閥包括連接套、耐高溫彈性膠墊、滾珠和 導(dǎo)氣螺釘；所述導(dǎo)氣螺釘通過外螺紋與連接套下端內(nèi)螺紋連接固定；所述 滾珠通過耐高溫彈性膠墊壓緊連接導(dǎo)氣螺釘。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界流體輔助聚合物成型加工設(shè)備，其 特征在于連接有在線流變系統(tǒng)，在線測量聚合物熔體的流變性能。
6、 一種由權(quán)利要求1 5任一項所述設(shè)備實現(xiàn)的超臨界流體輔助聚合 物成型加工方法，其特征在于包括下述步驟(1)超臨界流體輸送系統(tǒng)控 制氣體處于超臨界狀態(tài)并輸出，經(jīng)自鎖式注氣單向閥進入擠出機或注塑機 機筒內(nèi)；(2)所進入的超臨界流體與擠出機或注塑機機筒中經(jīng)特定結(jié)構(gòu)螺 桿塑化的聚合物熔體混合，形成均相體系；(3)均相體系經(jīng)特定結(jié)構(gòu)螺桿 進一歩混煉后，超臨界流體在低壓下從均相體系中釋出轉(zhuǎn)化成氣體，經(jīng)過KC1、 NaS04等，在以上方法b步驟中，電解液也可以僅僅浸泡金屬板而對電解 窗口處棵露金屬進行電解，由于前后表面保護窗口的錯位結(jié)構(gòu)，電解后也可以形 成鋒利且表面平滑的刀刃和長而順切削出料方向弧面的刀基。制造刮削刀方法所采用的設(shè)備，如圖4所示，有電解槽101,電解槽101中 并列多個承托并可輸送工件(開有電解窗口的金屬板)102的輥輪103,輥輪一 側(cè)設(shè)置電解液噴嘴104,電解液噴嘴在其供液管道上設(shè)置有控制其開關(guān)或流量的 閥門，工件102連接到直流電源正極，電解液電連接到直流電源的負極。本實施例所述刮削刀制造方法中使用的設(shè)備，可以使被電解的工件102 (金 屬板)沿輥輪組移動，輥輪一側(cè)設(shè)置電解液噴嘴可向浸在電解槽中的工件后表面 噴射電解液，使接近工件的離子濃度較大的電解液被沖走，從而提高電解強度。 更可以在電解槽中不積存電解液，即工件不浸泡在電解液中，僅用噴嘴向工件噴 射電解液，控制噴射的流量，流速，即可控制電解強度，當(dāng)然還可以調(diào)節(jié)電解電 壓來控制電解強度。在前述刮削刀制造方法中使用該設(shè)備，有多種手段可實現(xiàn)對 電解強度的控制，更有利于提高刮削刀刀刃形狀精度。實施例二制造刮削刀方法所采用的設(shè)備，如圖5所示，其電解槽101內(nèi)有兩個隔板 105將電解槽和電解液噴嘴分割入三個隔間106,每個隔板105上有能讓工件和 輥輪組通過的通道107,在每個隔間中，工件(開有電解窗口的金屬板)102與 電解液可分別電連接到相應(yīng)獨立的供其電解的直流電源，該電源電壓可調(diào)；每個 隔間中，輥輪兩側(cè)分別設(shè)有一組獨立的電解液噴嘴，每一組獨立的噴嘴有其相應(yīng) 的供液管道，在各自管道上相應(yīng)有可控制電解液開關(guān)和流量的閥門，其余與實施 例1所述設(shè)備同。采用上述設(shè)備制造刮削刀時，工件沿輥輪依次從第一和第二隔間電解，電解 過程中，可通過調(diào)節(jié)各隔間電源電壓和電解液流速以及電解時間來控制各隔間的 電解強度，第一隔間電解電壓和電解液沖擊速度可以調(diào)至較大，其余隔間依次減 小，工件由輥輪帶動，首先經(jīng)過第一隔間受強度較大的電解，然后穿過隔板開口 進入第二、第三隔間進一步在較小強度電解，每一隔間的電解可修復(fù)其上一隔間
全文摘要
本發(fā)明公開一種超臨界流體輔助聚合物成型加工設(shè)備，包括具有特定結(jié)構(gòu)螺桿的擠出機或注塑機、超臨界流體輸送系統(tǒng)、自鎖式注氣單向閥、壓力傳感器和抽真空泵。一種由上述設(shè)備實現(xiàn)的方法，步驟為超臨界流體輸送系統(tǒng)控制氣體處于超臨界狀態(tài)輸出，經(jīng)自鎖式注氣單向閥注入擠出機或注塑機機筒內(nèi)；所注入的超臨界流體與經(jīng)特定結(jié)構(gòu)螺桿塑化的聚合物熔體混合，形成均相體系；均相體系經(jīng)特定結(jié)構(gòu)螺桿進一步混煉后，超臨界流體在低壓下從均相體系中釋出轉(zhuǎn)化成氣體，經(jīng)過螺桿排氣段時，由抽真空泵抽出。本方法可應(yīng)用到聚合物成型加工設(shè)備實現(xiàn)超臨界流體輔助多相聚合物共混擠出和注塑、聚合物/層狀硅酸鹽復(fù)合材料的熔融插層擠出和注塑。
文檔編號B29C47/08GK101219573SQ200710032589
公開日2008年7月16日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者果 蔣, 楊 趙, 黃漢雄 申請人:華南理工大學(xué)