具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至2所示，本发明的一种用于制备超临界发泡材料的装置，包括釜体1、超临界流体循环组件2、高压灌注头3和发泡模具4；

所述釜体1内部由上至下依次设置有渗透腔11、增压腔12和混合挤出腔13；

所述渗透腔11内设有用于通入超临界流体的第一进气口111和用于排出超临界流体的第一出气口112，所述增压腔12内设有加热元件121，所述混合挤出腔13内设有螺杆挤出组件131；

所述超临界流体循环组件2同时与渗透腔11的第一进气口111和第一出气口112连通，所述超临界流体循环组件2用于向渗透腔11内通入循环流动的超临界流体；

所述高压灌注头3的一端与混合挤出腔13连通，另一端与发泡模具4连通，所述高压灌注头3用于将混合挤出腔13内的熔融发泡材料；

所述发泡模具4上设有可调节发泡模具4内部压力的泄压阀41。

使用上述装置时，需要先向釜体1、高压灌注头3和发泡模具4内通入与后续用于发泡的超临界流体相同的常温常压的气体如二氧化碳或氮气来进行清洗和排出空气，确保发泡过程中不会受到空气的干扰，再将发泡材料如TPU颗粒或EVA颗粒投入釜体1的渗透腔11内，并使渗透腔11和增压腔12之间保持相对封闭，随后对釜体1整体进行加热，使釜体1的温度大于超临界流体的临界温度，以确保超临界流体在釜体1内流动时能够保持超临界的状态；随后通过超临界流体循环组件2将加压后的超临界流体通入渗透腔11内并持续循环流动一定时间，在这一过程中需要保证将超临界流体维持在超临界状态并保压渗透一定时间，超临界流体会随着循环流动的过程逐渐渗透进入发泡材料的内部，发泡材料内部有大量的饱和超临界流体；进行一定时间的渗透后，停止对渗透腔11内通入超临界流体，同时将渗透腔11的发泡材料落入落入增压腔12内，随后通过增压腔12内的加热元件121对增压腔12进行单独的加热及增压，增压腔12在加热增压的过程中，超临界流体的状态并不会发送改变，同时增压还能够降低发泡材料的熔融温度，使其更快达到熔融状态，当发泡材料发生熔融时，超临界流体能够进一步在熔融的发泡材料中进行流动，从而达到更加均匀的扩散效果；当发泡材料完全熔融后，将熔融状态的发泡材料通入混合挤出腔13内，此时由于混合挤出腔13内的压力降低，且无需通过螺杆挤出组件131来对熔融状态的发泡材料通入超临界流体，因此挤出过程中螺杆挤出组件131所受到的压力和损害能够大幅度减低，螺杆挤出组件131也能够相对快速地进行运转，以保证发泡材料在冷却之前能够被挤出至高压灌注头3内；最后，高压灌注头3将熔融状态的发泡材料灌注至发泡模具4内，同时在灌注的过程中通过泄压阀41控制发泡模具4内的压力与高压灌注头3的压力保持一致，直至灌注完毕，随后通过泄压阀41将发泡模具4内的压力快速释放至常压，泄压过程中，在较高的压强差下，发泡材料中的超临界流体迅速膨胀并形成大量的气泡核，并且由于存在相当大的压强差气泡核膨胀长大，并最终得到超临界发泡材料。

一种使用上述的用于制备超临界发泡材料的装置来制备超临界发泡材料的方法，包括如下步骤：

步骤一、向釜体1、高压灌注头3和发泡模具4内通入超临界流体的常压气体进行清洗并排出空气，随后向渗透腔11内加入发泡材料，并对釜体1整体进行加热，使釜体1的温度大于超临界流体的临界温度；

步骤二、通过超临界流体循环组件2将加压后的超临界流体通入渗透腔11内并持续循环流动一定时间；

步骤三、停止对渗透腔11内通入超临界流体并使渗透腔11内的发泡材料落入增压腔12内，通过增压腔12内的加热元件121对增压腔12进行单独的加热及增压，使发泡材料变为熔融状态；

步骤四、将熔融状态的发泡材料通入混合挤出腔13内，通过混合挤出腔13内的螺杆挤出组件131将熔融状态的发泡材料搅拌并挤出至高压灌注头3；

步骤五、高压灌注头3将熔融状态的发泡材料灌注至发泡模具4内，同时在灌注的过程中通过泄压阀41控制发泡模具4内的压力与高压灌注头3的压力保持一致，直至灌注完毕，随后通过泄压阀41将发泡模具4内的压力释放至常压并得到超临界发泡材料。

所述步骤一中，对釜体1进行整体加热后釜体1的温度小于发泡材料的熔融温度。

所述超临界流体为二氧化碳或氮气的超临界流体，所述发泡材料为热塑性聚氨酯弹性体或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。

实施例一

如图1和2所示，一种用于制备超临界发泡材料的装置，包括釜体1、超临界流体循环组件2、高压灌注头3和发泡模具4；

所述釜体1内部由上至下依次设置有渗透腔11、增压腔12和混合挤出腔13；

所述渗透腔11内设有用于通入超临界流体的第一进气口111和用于排出超临界流体的第一出气口112，所述增压腔12内设有加热棒，所述混合挤出腔13内设有螺杆挤出组件131，螺杆挤出组件131包括主轴、环绕主轴设置的叶片和用于驱动螺杆的电机；

所述超临界流体循环组件2同时与渗透腔11的第一进气口111和第一出气口112连通，所述超临界流体循环组件2用于向渗透腔11内通入循环流动的超临界流体；

所述高压灌注头3的一端与混合挤出腔13连通，另一端与发泡模具4连通，所述高压灌注头3用于将混合挤出腔13内的熔融发泡材料；

所述发泡模具4上设有可调节发泡模具4内部压力的泄压阀41。

所述渗透腔11和增压腔12之间设有第一隔板113，所述第一隔板113上设有第一开关组件，所述增压腔12和混合挤出腔13之间设有第二隔板122，所述第一隔板113上设有第二开关组件。渗透腔11和增压腔12之间的第一隔板113起到了隔离和保护的作用，而第一开关组件为可开关的阀门，可以使发泡材料由渗透腔11落入增压腔12内，而第二隔板122的作用和第一隔板113相同。

所述第一隔板113的上端面和下端面均呈半圆球状，所述第一隔板113的中部开设有用于使所述发泡材料通过的第一开口，所述第一开关组件设置于第一开口处，所述第一开口与第一开关组件的连接处设有加强元件，加强元件为肋片；所述第二隔板122的上端面呈半圆球状，所述第二隔板122的下端面呈平面状，所述第二隔板122的中部开设有用于使所述发泡材料通过的第二开口，所述第二开关组件设置于第二开口处，所述第二开口与第二开关组件的连接处设有加强元件，加强元件为肋片。第一隔板113的上端面和下端面均呈半圆球状，这是由于无论是渗透腔11还是增压腔12，均需要在工作过程中承受高压冲击，而半圆球状的表面能够降低局部压强，从而提高第一隔板113的抗压能力，而第二隔板122的上端面呈半圆球状则是同理，第二隔板122的下端面则是由于第二隔板122底部的螺杆组件的端部需要与第二隔板122的下端面接触，以保证一定的密封，因此第二隔板122的下端面为平面，同时第二隔板122的厚度也大于第一隔板113。

所述超临界流体循环组件2包括储气罐21、输送泵22、循环储罐23、气体加压泵24、预热罐25、进气泵26和循环泵27，所述储气罐21、输送泵22、循环储罐23、气体加压泵24和预热罐25依次连接，所述预热罐25通过进气泵26与渗透腔11的第一进气口111连通，所述渗透腔11的第一出气口112通过循环泵27与循环储罐23连通。

所述混合挤出腔13上设有第二进气口132和第二出气口133，所述第二进气口132通过管道与第一出气口112连通，所述第二出气口133通过管道与循环泵27连通。当停止对渗透腔11内通入超临界流体时，需要先对其进行泄压，以排出部分二氧化碳，而泄压时可以将该部分排出的二氧化碳通入至混合挤出腔13内，避免浪费。

所述发泡模具4包括上模42、下模43和成型模44，所述成型模44设置与上模42和下模43之间，所述高压灌注头3由上模42穿设至成型模44内，所述泄压阀41由下模43穿设至成型模44内。

所述发泡模具4还包括温控组件45，所述温控组件45设置与成型模44与上模42和下模43之间，所述温控组件45用于使位于成型模44内的发泡材料快速降温或加热。当位于发泡模具4内的发泡材料泄压完毕后，可以通过温控组件45提高成型模44具内的温度，从而提高发泡材料的发泡速率。而发泡材料在发泡完毕后，可以通过温控组件45控制成型模44快速降温，使超临界发泡材料固化定形。

实施例二

一种使用上述实施例一中的用于制备超临界发泡材料的装置来制备超临界发泡材料的方法，包括如下步骤：

步骤一、向釜体1、高压灌注头3和发泡模具4内通入二氧化碳进行清洗并排出空气，随后向渗透腔11内加入TPU颗粒，并对釜体1整体进行加热，使釜体1的温度大于超临界二氧化碳流体的临界温度并小于TPU颗粒的熔融温度

步骤二、通过超临界流体循环组件2将加压后的超临界二氧化碳流体通入渗透腔11内并持续循环流动一定时间；

步骤三、停止对渗透腔11内通入超临界二氧化碳流体并使渗透腔11内的TPU颗粒落入增压腔12内，通过增压腔12内的加热元件121对增压腔12进行单独的加热及增压，使TPU颗粒变为熔融状态；

步骤四、将熔融状态的TPU通入混合挤出腔13内，通过混合挤出腔13内的螺杆挤出组件131将熔融状态的TPU搅拌并挤出至高压灌注头3；

步骤五、高压灌注头3将熔融状态的TPU灌注至发泡模具4内，同时在灌注的过程中通过泄压阀41控制发泡模具4内的压力与高压灌注头3的压力保持一致，直至灌注完毕，随后通过泄压阀41将发泡模具4内的压力释放至常压并得到超临界发泡TPU材料。

综上所述，本发明将对发泡材料的超临界流体的渗透过程何挤出过程分隔开，有利于在渗透过程中对超临界流体的压强和温度进行控制，同时发泡材料在渗透过程后还需在增压腔内熔融，进一步提高了发泡材料内部超临界流体的分布均匀程度；混合挤出腔内的压力相对较低，且无需通过螺杆挤出组件来对熔融状态的发泡材料通入超临界流体，因此挤出过程中螺杆挤出组件所受到的压力和损害能够大幅度减低，适用于工业量产。渗透腔和增压腔之间的第一隔板起到了隔离和保护的作用，而第一开关组件为可开关的阀门，可以使发泡材料由渗透腔落入增压腔内，而第二隔板的作用和第一隔板相同。第一隔板的上端面和下端面均呈半圆球状，这是由于无论是渗透腔还是增压腔，均需要在工作过程中承受高压冲击，而半圆球状的表面能够降低局部压强，从而提高第一隔板的抗压能力，而第二隔板的上端面呈半圆球状则是同理，第二隔板的下端面则是由于第二隔板底部的螺杆组件的端部需要与第二隔板的下端面接触，以保证一定的密封。当停止对渗透腔内通入超临界流体时，需要先对其进行泄压，以排出部分二氧化碳，而泄压时可以将该部分排出的二氧化碳通入至混合挤出腔内，避免浪费。当位于发泡模具内的发泡材料泄压完毕后，可以通过温控组件提高成型模具内的温度，从而提高发泡材料的发泡速率。而发泡材料在发泡完毕后，可以通过温控组件控制成型模快速降温，使超临界发泡材料固化定形。

发泡材料在被超临界流体渗透后，还能够在熔融过程中，进一步提高发泡材料内超临界流体的分布均匀性，进而确保最终得到的超临界发泡材料内的发泡微孔的孔径能够更加平均，从而实现品质的平衡和可控。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。