一種強剪切力化學反應器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設及一種擠出機的螺桿與料筒結(jié)構(gòu)，尤其是一種用于擠出機的具有強 剪切力的螺桿與料筒結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱烙膠作為一種加熱后能夠獲得粘結(jié)流動性的熱粘膠。其主要特點是粘結(jié)強度 高，根據(jù)不同的使用場合來選擇不同的熱烙膠。由聚締控分子斷鏈與馬來酸酢接枝制備的 熱烙膠對于金屬和非金屬都具有一定的粘結(jié)性。粘結(jié)性能的好壞取決于熱烙膠制備時，接 枝反應的程度，而接枝反應的程度又取決于聚締控分子的斷鏈程度。因此，提高高分子聚合 物分子鏈的斷鏈程度，對熱烙膠產(chǎn)品的性能有著重要的意義。
[0003][0004] 發(fā)明人先前發(fā)明的"一種強剪切力化學反應器"，公開號為CN103566862A，該反應 器是將"磨盤式"的剪切結(jié)構(gòu)引入到"螺旋式"剪切結(jié)構(gòu)，進一步提高了高分子聚合物的熱 烙膠產(chǎn)品性能，實現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)的目的。"螺旋式"剪切結(jié)構(gòu)相對于"磨盤式"的剪切結(jié)構(gòu)其 旋轉(zhuǎn)半徑要小很多，因此可W大幅度的提升其旋轉(zhuǎn)速度。而且"螺旋式"剪切結(jié)構(gòu)增加了物 料流受剪切的有效行程，從而使剪切更加充分。因此"螺旋式"剪切結(jié)構(gòu)使得力化學反應器 的剪切效果有較大的提升。
[0005] 上述剪切結(jié)構(gòu)對某些高分子材料進行反應加工時，還存在螺紋剪切力不夠，接枝 共聚反應不充分，擠出效率低等問題。運是由于力化學反應中，機械力使高分子鏈斷鏈時， 其實質(zhì)是由于物料流所受的速度梯度。速度梯度越大，越有利于分子鏈的斷鏈。而且應改 變物料流的運動軌跡，避免部分物料未受到強剪切而流出，使盡可能多的物料受到剪切，提 高接枝反應的程度，從而提升熱烙膠產(chǎn)品的性能。因此，需要進一步對其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設 計，同時進行實驗研究，設計并確定出較佳的設計參數(shù)及其完整的技術(shù)方案，W進一步提高 擠出機對高分子聚合物分子鏈的剪切性能，提高接枝率和擠出率，W適應熱烙膠產(chǎn)品性能 的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實用新型要解決的具體技術(shù)問題是通過對現(xiàn)有剪切力化學反應器的螺桿與料 筒結(jié)構(gòu)的改進，進一步提高高分子化學反應器的剪切力，W達到高分子材料在反應器中接 枝共聚反應充分，并提供一種強剪切力化學反應器。
[0007] 本實用新型的具體任務是通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0008] -種強剪切力化學反應器，包括反應器機架固定的輸送段和烙融段，W及烙融段 中螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)剪切和輸送結(jié)構(gòu)；其特征是：在烙融段后端增設有強剪切段及其 螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)強剪切結(jié)構(gòu)；
[0009] 所述強剪切段中螺桿螺棱與料筒螺槽是螺線型結(jié)構(gòu)與直線型結(jié)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)；
[0010] 所述螺桿螺棱與料筒螺槽的頭數(shù)為5 ;
[0011] 所述螺桿螺棱與料筒螺槽的升角為40° ;
[0012] 所述螺桿螺棱與料筒螺槽的寬度為10mm時，螺桿螺棱高度是4. 5mm、料筒螺槽深 度是2mm;且螺桿螺棱與料筒螺槽的旋轉(zhuǎn)方向相反。
[0013] 進一步地，附件技術(shù)特征如下。
[0014] 所述螺桿螺棱與料筒螺槽的螺線型與直線型組合結(jié)構(gòu)是直線型結(jié)構(gòu)+螺線型結(jié) 構(gòu)、直線型結(jié)構(gòu)+螺線型結(jié)構(gòu)+直線型結(jié)構(gòu)、螺線型結(jié)構(gòu)+直線型結(jié)構(gòu)+螺線型結(jié)構(gòu)。
[0015] 所述螺線型結(jié)構(gòu)與直線型結(jié)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)是螺線型結(jié)構(gòu)+直線型結(jié)構(gòu)+螺線型結(jié) 構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)時，螺桿螺棱與料筒螺槽的頭數(shù)為5,螺桿螺棱與料筒螺槽的升角為40° ;所 述螺桿螺棱與料筒螺槽的寬度為10mm時，螺桿螺棱高度是4. 5mm、料筒螺槽深度是2mm，物 料流的剪切速率是1450/s。
[0016] 所述螺線型結(jié)構(gòu)+直線型結(jié)構(gòu)+螺線型結(jié)構(gòu)的螺桿與料筒的組合結(jié)構(gòu)比例是 1:1:1。
[0017] 所述螺桿螺棱和料筒螺槽的斷面結(jié)構(gòu)是=角形結(jié)構(gòu)、矩形結(jié)構(gòu)和梯形結(jié)構(gòu)中的一 種。
[0018] 本實用新型上述本發(fā)明所提供的一種強剪切力化學反應器，是通過對現(xiàn)有化學反 應器的螺桿與料筒結(jié)構(gòu)進行改進，提高了高分子化學反應器中高分子材料的剪切力，使得 高分子材料在反應器中接枝共聚的反應更加充分，實現(xiàn)了不同高分子材料在反應器中的接 枝共聚反應，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點與積極效果如下：
[0019] 本實用新型的螺桿螺棱與料筒螺槽的組合結(jié)構(gòu)提高了高分子聚合物物料在反應 器中的接枝共聚反應效果，將化學反應器對烙融態(tài)高分子材料的剪切性能提高了100%。
[0020] 本實用新型的螺桿螺棱和料筒螺槽均采用兩端螺線型，中間直線型的分布排列結(jié) 構(gòu)，改變了物料流的運動方式，使剪切發(fā)生更加充分，物料輸送更加合理。本實用新型的梯 形螺桿螺棱斷面與梯形的料筒螺槽斷面的組合結(jié)構(gòu)還能形成較大的剪切速率梯度，從而形 成較強的剪切力場，使高分子聚合物達到更好的斷鏈和接枝效果。
[0021] 本實用新型的梯形螺桿螺棱斷面與梯形的料筒螺槽斷面的組合結(jié)構(gòu)使得高分子 聚合物物料在流經(jīng)該段時，旋向相反的螺桿和料筒的相對運動使得高分子聚合物物料經(jīng)過 更多的剪切次數(shù)，W此來達到更好的斷鏈和接枝效果。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本實用新型強剪切力化學反應器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖2是本實用新型強剪切力化學反應器的螺桿結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖3是本實用新型強剪切力化學反應器的機筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[00巧]圖4是本實用新型螺桿螺棱和料筒螺槽斷面形狀為=角形的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖5是本實用新型螺桿螺棱和料筒螺槽斷面形狀為矩形的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖6是本實用新型螺桿螺棱和料筒螺槽斷面形狀為梯形的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖7是本實用新型各種不同螺桿螺棱和料筒螺槽斷面形狀的所有組合示意圖。
[0029] 其中：
[0030] 圖7-1是本發(fā)明=角形螺桿螺棱和矩形料筒螺槽斷面形狀組合示意圖。
[0031] 圖7-2是本發(fā)明=角形螺桿螺棱和=角形料筒螺槽斷面形狀組合示意圖。
[0032] 圖7-3是本發(fā)明=角形螺桿螺棱和梯形料筒螺槽斷面形狀組合示意圖。
[0033] 圖7-4是本發(fā)明矩形螺桿螺棱和矩形料筒螺槽斷面形狀組合示意圖。
[0034] 圖7-5是本發(fā)明矩形螺桿螺棱和=角形料筒螺槽斷面形狀組合示意圖。
[0035] 圖7-6是本發(fā)明矩形螺桿螺棱和梯形料筒螺槽斷面形狀組合示意圖。
[0036] 圖7-7是本發(fā)明梯形螺桿螺棱和矩形料筒螺槽斷面形狀組合示意圖。
[0037] 圖7-8是本發(fā)明梯形螺桿螺棱和=角形料筒螺槽斷面形狀組合示意圖。
[0038] 圖7-9是本發(fā)明梯形螺桿螺棱和梯形料筒螺槽斷面形狀組合示意圖。
【具體實施方式】
[0039] 下面對本實用新型的【具體實施方式】做出進一步的說明。
[0040] 實施本實用新型上述所提供的一種強剪切力化學反應器，是W本實用新型技術(shù)方 案為前提下進行實施的，所給出的詳細實施方式W及具體操作過程，不限于本實用新型下 述的【具體實施方式】。
[0041] 如附圖所述，圖1是本實用新型螺桿和料筒的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，螺桿螺棱右旋， 料筒螺槽左旋。圖2、圖3和圖4是本實用新型螺桿螺棱和料筒螺槽斷面形狀分別為=角形 結(jié)構(gòu)、矩形結(jié)構(gòu)或梯形結(jié)構(gòu)。圖5是本實用新型螺桿螺棱和料筒螺槽的不同斷面形狀下的 各種組合結(jié)構(gòu)。
[0042] 本實用新型的【具體實施方式】是在現(xiàn)有高分子力化學反應器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對反應 器的結(jié)構(gòu)進行改進，即在原反應器烙融段的端頭增設有強力剪切段，對強力剪切段的螺桿 螺棱和料筒螺槽的具體改進如下。
[0043] -種強剪切力化學反應器，包括反應器機架固定的輸送段和烙融段，W及烙融段 中螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)剪切和輸送結(jié)構(gòu)；其結(jié)構(gòu)特征是：在烙融段后端增設有強剪切段 及其螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)強剪切結(jié)構(gòu)。
[0044] 其中，強剪切段中螺桿螺棱與料筒螺槽采用螺線型結(jié)構(gòu)與直線型結(jié)構(gòu)的組合結(jié) 構(gòu)，也可W選用W下S種結(jié)構(gòu)，即直線型結(jié)構(gòu)+螺線型結(jié)構(gòu)、直線型結(jié)構(gòu)+螺線型結(jié)構(gòu)+直 線型結(jié)構(gòu)、螺線型結(jié)構(gòu)+直線型結(jié)構(gòu)+螺線型結(jié)構(gòu)，加工采用一般機械加工即可獲得螺線 型與直線型的組合結(jié)構(gòu)，在加工中，螺桿螺棱與料筒螺槽的頭數(shù)設計為5,螺桿螺棱與料筒 螺槽的升角設計為40°。
[0045] 螺桿螺棱與料筒螺槽的寬度設計為10mm時，螺桿螺棱高度設計為4. 5mm、料筒螺 槽深度設計為2mm;且螺桿螺棱與料筒螺槽的旋轉(zhuǎn)方向相反。
[0046] 在本實用新型實施方式中，進一步優(yōu)先選用螺線型結(jié)構(gòu)+直線型結(jié)構(gòu)+螺線型結(jié) 構(gòu)的復合結(jié)構(gòu)，采用此結(jié)構(gòu)時，螺桿與料筒的組合結(jié)構(gòu)比例是1:1: 1，螺桿螺棱與料筒螺槽 的頭數(shù)按5頭加工，螺桿螺棱與料筒螺槽的升角按40°加工，螺桿螺棱與料筒螺槽的寬度 為10mm時，螺桿螺棱高度是4. 5mm、料筒螺槽深度是2mm，物料流的剪切速率是1450/s，使用 效果較佳。
[0047] 在本實用新型實施方式中，螺桿螺棱和料筒螺槽的斷面結(jié)構(gòu)可W選用=角形結(jié) 構(gòu)、矩形結(jié)構(gòu)和梯形結(jié)構(gòu)中的一種。
[0048]W下結(jié)合說明書附圖對本實用新型的【具體實施方式】作出進一步的說明。
[0049] 在下述實驗方案中，利用上述強剪切力化學反應器對高密度聚乙締顆粒進行加 工，并添加抗氧劑，防止聚乙締材料，經(jīng)剪切后氧化降解。通過對比加工前后聚乙締材料的 平均分子量，來評判該設備對聚乙締材料的剪切效果。
[0050] 在實施例中依次實驗對比了螺桿螺棱和機筒螺槽的截面形狀、頭數(shù)、升角的影響 趨勢，并在實施例4中，公開了最佳的螺桿和機筒參數(shù)時的實驗結(jié)果。
[00川 實施例1
[0052] 強剪切部的螺桿和機筒的螺紋分布形式均按照螺旋一直線一螺旋的排列形式。
[0053] 螺桿長度1 = 270mm，直徑D= 90mm，長徑比為3。
[0054] 螺桿各段長度比：螺旋：直線：螺旋=1:1:1;螺旋部分螺棱頭數(shù)為3,長徑比為 1，右旋，螺棱升角50°;直線部分螺棱頭數(shù)為3,均布，長徑比為1。
[005引 機筒長度1 = 270，直徑D= 92mm，長徑比為3。
[0056] 機筒各段長度比為螺旋：直線：螺旋=1:1:1;螺旋部分螺槽頭數(shù)為3,長徑比為 1，左旋，螺棱升角50°;直線部分螺棱頭數(shù)為5,均布，長徑比為1。
[0057] 螺桿和機筒的螺棱形狀按照=角形、矩形和梯形交叉組合的形式依次進行組合實 驗，如附圖7。
[0058] 電機功率22Kw，轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/分。
[0059]