本技术涉及聚合物挤出发泡装置，具体涉及一种双阶挤出机中第二阶的冷却挤出机。
背景技术：
1、超临界流体挤出发泡是一种先进的聚合物材料加工技术。挤出过程中，首先将超临界状态的流体(通常为二氧化碳或氮气等非反应性气体)注入到挤出机机筒中，在螺杆剪切混炼作用下超临界流体迅速扩散并溶解在聚合物熔体中形成聚合物/超临界流体均相溶液；然后，均相溶液经挤出机口模挤出，因挤出瞬间巨大的压力降使得溶解的超临界流体迅速析出而在挤出熔体中诱导大量的气泡核，在随后的冷却过程中，挤出熔体内部的气泡核不断长大并定型，最终获得微孔发泡的塑料挤出制品。这种基于超临界流体挤出发泡技术生产的微孔塑料制品具有质量轻、比强度高，同时兼具良好的吸收冲击载荷的能力以及隔热保温、隔音缓冲、绝缘、防腐等优点，因此广泛应用于建筑、汽车、医药、鞋材、电子、食品包装等行业。
2、目前，超临界流体辅助挤出成型微孔发泡塑料制件(包括板材、片材、异型材、薄膜等)的设备类型有单螺杆、双螺杆和双阶挤出机等形式。其中，双阶挤出机是由两个独立的挤出单元(即发泡挤出机和冷却挤出机)串联而成，发泡挤出机主要负责塑料颗粒的熔融塑化和超临界流体的注入与混合，以形成聚合物/超临界流体均相溶液；冷却挤出机则主要负责均相溶液温度的精确调控以稳定和高质量地挤出成型获得所需的发泡制件等。因双阶挤出机具有生产效率高、产品质量稳定、能耗低等综合优势，故双阶挤出机是挤出发泡工业中使用最广泛的成型设备。
3、采用双阶挤出机进行超临界流体挤出发泡生产时，需要解决的关键技术之一是防止聚合物/超临界流体均相溶液从发泡挤出机输运至冷却挤出机时，溶解在聚合物熔体中的超临界流体因局部压力降而从熔体中析出，且析出的气体随之从冷却挤出机尾部的机械装配间隙中泄漏的问题。气体的泄漏导致溶解在聚合物熔体中的超临界流体浓度大幅度降低，从而影响发泡效果和降低挤出发泡制件的品质。现有技术的解决方案是在冷却挤出机机筒的尾部安装石墨盘根对螺杆和机筒的装配间隙进行密封以防止气体的泄漏。然而，使用过程中，螺杆在机筒中高速旋转会带动石墨盘根发生变形和磨损，因此需定期对冷却挤出机的尾端进行拆装以维护或更换石墨盘根，从而保证密封效果，这不仅增加了维护成本，还会影响设备的连续运转进而大幅度地降低了挤出发泡的生产效率。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种基于熔体自密封的超临界流体辅助聚合物挤出发泡装置，以解决现有技术中超临界流体易从聚合物熔体中析出和已析出的气体易从冷却挤出机尾端间隙发生泄漏的问题。
2、为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
3、基于熔体自密封的超临界流体辅助聚合物挤出发泡装置，包括料筒、设置在料筒中的挤出螺杆、与挤出螺杆后端相接的挤出螺杆驱动装置；挤出螺杆包括从后往前依次设置的键连接段、螺纹密封段、压缩段、分隔段和输运段；分隔段呈圆柱形，与料筒内孔间隙配合；压缩段和输运段设置有相反旋向的螺旋状螺棱，压缩段螺棱与料筒内壁围成高压熔体腔，且压缩段螺棱的底径从前往后沿高压熔体腔中均相溶液的挤出方向逐渐增大，输运段螺棱与料筒内壁围成熔体挤出腔；料筒上设置有与高压熔体腔连通的第一进料口和出料口；料筒上还设置有与熔体挤出腔连通的第二进料口和第三进料口；出料口与第三进料口之间还连接有可调节高压熔体腔中均相溶液压力的旁路阀。
4、优选地，分隔段与料筒内孔间隙的大小为0.02-0.1mm。
5、优选地，旁路阀包括阀体、锥形阀芯、弹簧、调节螺钉、端盖和压力传感器；阀体中钻设有进料孔、出料孔和阶梯孔，进料孔与出料孔分别与阶梯孔的小径孔连通；锥形阀芯包括凸缘端和锥端，凸缘端设置在阶梯孔的大径孔内，锥端以间隙配合的方式设置在阶梯孔的小径孔内，锥形阀芯沿着阶梯孔轴向滑移时，锥端将出料孔与阶梯孔的小径孔之间连通或阻断；调节螺钉与端盖的螺纹通孔连接后，调节螺钉的底端插入阶梯孔的大径孔中；弹簧设置在阶梯孔的大径孔内，且压缩于调节螺钉的底端端面和锥形阀芯的凸缘端顶端端面之间；端盖通过螺钉固定在阀体的一端；压力传感器安装在阀体中，压力传感器的测量端与阀体中阶梯孔的小径孔连通。
6、优选地，旁路阀的进料孔与料筒上的出料口通过进料管连通；旁路阀的出料孔与料筒上的第三进料口通过出料管连通。
7、优选地，锥形阀芯的锥端与阶梯孔的小径孔内壁之间还设置有防止均相溶液流出至阶梯孔的大径孔的密封圈。
8、优选地，基于熔体自密封的超临界流体辅助聚合物挤出发泡装置，还包括连接体，发泡挤出机的口模通过连接体与料筒相接；连接体设有一个入口和两个出口，连接体内设置流体通道，两个出口通过流体通道并联的接入入口，入口与发泡挤出机的口模连通，两个出口与料筒的第一进料口、第二进料口分别连通。
9、优选地，挤出螺杆驱动装置包括挤出电机和减速机；挤出电机与减速机的输入端相接，减速机的输出轴与挤出螺杆的键连接段相接；料筒的后端与减速机的输出端的法兰相接。
10、优选地，料筒的外壁面设置有加热装置；阀体的外表面也设置有加热装置。加热装置可为电加热圈、电磁感应线圈或红外加热筒等。
11、优选地，挤出螺杆和料筒的轴向方向沿着水平方向设置，第一进料口和第二进料口位于料筒的上端，出料口和第三进料口位于料筒的下端。
12、优选地，加热装置为电加热圈、电磁感应线圈或红外加热筒。
13、本实用新型的工作原理如下所述：发泡挤出机中形成的聚合物/超临界流体均相溶液经连接体分流后通过料筒的第一进料口和第二进料口分别进入至高压熔体腔和熔体挤出腔中，由于挤出螺杆的压缩段和输运段设置了相反旋向的螺棱，故在挤出螺杆的旋转带动作用下，进入熔体挤出腔的均相溶液将沿挤出螺杆的前端方向进行连续输运，而进入高压熔体腔中的均相溶液则沿挤出螺杆的尾段进行连续输运。因挤出螺杆压缩段螺棱的底径沿高压熔体腔中熔体的挤出方向逐渐增大，故进入高压熔体腔中的均相溶液在被连续输运的同时还被不断地压缩，从而在高压熔体腔中形成均相溶液的高压区。通过调节旁路阀中弹簧的预压缩量还可对高压熔体腔中的均相溶液的压力大小进行灵活调控，当高压区均相溶液的压力超过超临界流体的饱和压力后，形成的高压区将不仅使得溶解在聚合物熔体中的超临界流体不易析出，而且还能阻止已析出的气体从挤出螺杆尾部的机械间隙中泄漏，从而起到自密封的作用。高压熔体腔中的高压均相溶液经旁路阀后从料筒的第三进料口进入熔体挤出腔中，与此处的均相溶液进行混合后被连续地挤出成型，最终获得所需的微孔发泡制件。
14、本实用新型具有如下优点：
15、(1)本实用新型提供的超临界流体辅助聚合物挤出发泡装置能在挤出螺杆的尾端形成熔体高压区而产生自密封的效果，可有效解决超临界流体易从聚合物熔体中析出和气体从挤出螺杆尾端的间隙泄漏的问题。
16、(2)相较于现有技术，本实用新型提供的基于熔体自密封的超临界流体辅助聚合物挤出发泡装置无需定期拆装维护，从而效保证挤出发泡生产的连续运转和实现微孔塑件的高效高质生产。
17、(3)本实用新型具有结构简单，且生产过程稳定的优点，易于在挤出发泡工业生产中推广应用。
18、(4)设计连接体，可将本实用新型与发泡挤出机在结构上较好的融合。设计连接体的流体通道结构，可使得从发泡挤出机中输运过来的聚合物/超临界流体均相溶液能按比例分流地进入高压熔体腔和熔体挤出腔中。
1.基于熔体自密封的超临界流体辅助聚合物挤出发泡装置，包括料筒、设置在料筒中的挤出螺杆、与挤出螺杆后端相接的挤出螺杆驱动装置，其特征在于：挤出螺杆包括从后往前依次设置的键连接段、螺纹密封段、压缩段、分隔段和输运段；分隔段呈圆柱形，与料筒内孔间隙配合；压缩段和输运段设置有相反旋向的螺旋状螺棱，压缩段螺棱与料筒内壁围成高压熔体腔，且压缩段螺棱的底径从前往后沿高压熔体腔中均相溶液的挤出方向逐渐增大，输运段螺棱与料筒内壁围成熔体挤出腔；料筒上设置有与高压熔体腔连通的第一进料口和出料口；料筒上还设置有与熔体挤出腔连通的第二进料口和第三进料口；出料口与第三进料口之间还连接有可调节高压熔体腔中均相溶液压力的旁路阀。
2.按照权利要求1所述的基于熔体自密封的超临界流体辅助聚合物挤出发泡装置，其特征在于：分隔段与料筒内孔间隙的大小为0.02-0.1mm。
3.按照权利要求1所述的基于熔体自密封的超临界流体辅助聚合物挤出发泡装置，其特征在于：旁路阀包括阀体、锥形阀芯、弹簧、调节螺钉、端盖和压力传感器；阀体中钻设有进料孔、出料孔和阶梯孔，进料孔与出料孔分别与阶梯孔的小径孔连通；锥形阀芯包括凸缘端和锥端，凸缘端设置在阶梯孔的大径孔内，锥端以间隙配合的方式设置在阶梯孔的小径孔内，锥形阀芯沿着阶梯孔轴向滑移时，锥端将出料孔与阶梯孔的小径孔之间连通或阻断；调节螺钉与端盖的螺纹通孔连接后，调节螺钉的底端插入阶梯孔的大径孔中；弹簧设置在阶梯孔的大径孔内，且压缩于调节螺钉的底端端面和锥形阀芯的凸缘端顶端端面之间；端盖通过螺钉固定在阀体的一端；压力传感器安装在阀体中，压力传感器的测量端与阀体中阶梯孔的小径孔连通。
4.按照权利要求3所述的基于熔体自密封的超临界流体辅助聚合物挤出发泡装置，其特征在于：旁路阀的进料孔与料筒上的出料口通过进料管连通；旁路阀的出料孔与料筒上的第三进料口通过出料管连通。
5.按照权利要求3所述的基于熔体自密封的超临界流体辅助聚合物挤出发泡装置，其特征在于：锥形阀芯的锥端与阶梯孔的小径孔内壁之间还设置有防止均相溶液流出至阶梯孔的大径孔的密封圈。
6.按照权利要求1所述的基于熔体自密封的超临界流体辅助聚合物挤出发泡装置，其特征在于：还包括连接体，发泡挤出机的口模通过连接体与料筒相接；连接体设有一个入口和两个出口，连接体内设置流体通道，两个出口通过流体通道并联的接入入口，入口与发泡挤出机的口模连通，两个出口与料筒的第一进料口、第二进料口分别连通。
7.按照权利要求1所述的基于熔体自密封的超临界流体辅助聚合物挤出发泡装置，其特征在于：挤出螺杆驱动装置包括挤出电机和减速机；挤出电机与减速机的输入端相接，减速机的输出轴与挤出螺杆的键连接段相接；料筒的后端与减速机的输出端的法兰相接。
8.按照权利要求3所述的基于熔体自密封的超临界流体辅助聚合物挤出发泡装置，其特征在于：料筒的外壁面设置有加热装置；阀体的外表面也设置有加热装置。
9.按照权利要求1所述的基于熔体自密封的超临界流体辅助聚合物挤出发泡装置，其特征在于：挤出螺杆和料筒的轴向方向沿着水平方向设置，第一进料口和第二进料口位于料筒的上端，出料口和第三进料口位于料筒的下端。
