[發明專利]聚合物超聲熔融雙階擠出的方法及裝置

有效

• 申請號: 201210322878.8
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN102794896A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 韋良強;單志;于杰;秦舒浩
• 申請（專利權）人: 貴州省復合改性聚合物材料工程技術研究中心
• 主分類號: B29C47/08
• 分類號: B29C47/08
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 李亮;程新敏

技術領域

本發明涉及一種塑料加工領域，尤其是一種聚合物超聲熔融雙階擠出的方法及裝置。

背景技術

多年以來，國內外一些學者將超聲應用聚合物熔融擠出過程中。經研究表明：超聲可以提高聚合物熔體擠出加工性能；促進聚合物在熔體擠出過程中發生反應；超聲可以提高聚合物/聚合物共混物的相容性和力學性能；超聲作用可以提高無機填料在聚合物基體中的分散性，減小無機粒子尺寸，提高力學性能；改善聚烯烴熔融接枝單體反應的效果。

但是，當前國內外發明的超聲擠出裝置都是將超聲裝置安裝于擠出機機頭出口處。還不能實現在聚合物擠出過程中施加超聲。特別是用于聚合物熔融反應擠出過程時，需要在聚合物熔融反應初始階段施加超聲，之前的發明的超聲擠出裝置不能實現在聚合物熔融反應的初始階段施加超聲。因此，之前的超聲擠出裝置，超聲對聚合物熔體的作用有效性較差，且不具有選擇性，不能實現在聚合物熔融擠出過程中施加超聲，或在聚合物熔融擠出過程中和聚合物通體出口段同時施加超聲。在工業化生產，產量較大時有效性差。

發明內容

本發明的目的是：提供一種聚合物超聲熔融雙階擠出的方法及裝置，它能實現聚合物熔融反應擠出及聚合物熔融共混物擠出，可實現連續超聲擠出加工，且能耗低，應用效果良好，可大幅提高聚合物共混擠出改性產品的力學性能，特別是聚烯烴熔融反應接枝的接枝率和接枝效率，能實現工業化生產，以克服現有技術的不足。

本發明是這樣實現的：聚合物超聲熔融雙階擠出的方法，包括以下步驟：

a、將上階擠出機及下階擠出機預熱到聚合物擠出加工溫度后，啟動上階擠出機和上階熔體泵及下階擠出機和下階熔體泵，并放入聚合物物料，開始擠出；

b、調整上階擠出機及下階擠出機轉速，通過上階熔體泵調整連接模具內的熔體壓力，使該段熔體壓力穩定；通過下階熔體泵調整擠出機模頭內的熔體壓力，使該段熔體壓力穩定；

c、待各段熔體壓力穩定后，啟動并運行上階超聲裝置或下階超聲裝置中的一套或兩套，并調節超聲振動的頻率，開始擠出加工。?

超聲裝置的超聲振動頻率為16～30KHz。

聚合物超聲熔融雙階擠出的裝置，包括上階擠出機，下階擠出機，在上階擠出機上連接有上階熔體泵，上階熔體泵通過連接模具與下階擠出機連接，在下階擠出機上連接有下階熔體泵，在下階熔體泵上連接與有擠出機模頭；在連接模具上設有上階超聲換能器，在上階超聲換能器上連接有上階變幅桿，上階變幅桿的末端與連接模具的型腔連通，上階超聲換能器與上階變幅桿通過上階固定裝置固定在連接模具上；在擠出機模頭設有下階超聲換能器，在下階超聲換能器上連接有下階變幅桿，下階變幅桿的末端與擠出機模頭的型腔連通；在連接模具外及擠出機模頭外分別設有連接模具加熱裝置及擠出機模頭加熱裝置。

上階擠出機及下階擠出機為單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機或三螺桿擠出機。

上階變幅桿及下階變幅桿為鈦合金加工制造的變幅桿。

上階超聲換能器與下階超聲換能器為稀土超磁致伸縮超聲換能器或壓電陶瓷超聲換能器。

在上階超聲換能器及下階超聲換能器外設有冷卻裝置。避免超聲換能器工作過程中過熱，提高使用的穩定性。

冷卻裝置為水冷冷卻裝置、空氣冷卻裝置或油冷卻裝置。

由于采用了上述技術方案，與現有技術相比，本發明采用將超聲裝置安裝在上階擠出機與下階擠出機連接處及下階擠出機的出口處，使超聲裝置的變幅桿末端與聚合物熔體直接接觸，直接將超聲振動傳導至聚合物熔體，使模具內的聚合物熔體接受超聲輻照，從而提高超聲對聚合物熔體的作用強度和有效性。本發明可應用于聚合物改性擠出，如聚合物/無機填料共混擠出，聚合物/聚合物的二元共混擠出或三元共混擠出或多元共混擠出，聚烯烴熔融反應接枝；將本發明應用于聚合物/無機填料體系的共混擠出，在超聲作用下，使得聚合物擠出可以在更低溫度下進行，并降低熔體表觀粘度，改善制品表觀性能，提高無機填料的分散性，降低無機粒子尺寸，大幅提高產品的力學性能，增加填料加入量，降低產品成本；將本發明應用于聚合物/聚合物體系的共混擠出，可以提高聚合物間的相容性，提高產品的力學性能，減小分散相尺寸，提高制品外觀質量；將本發明應用于可提提高聚合物共混物的力學性能5%以上，可提高聚烯烴反應接枝率提高30%以上，制備的聚烯烴熔融接枝產品的接枝率高、副產品少、熱穩定性及儲存性能優異。本發明裝置還可應用于聚合物的成型擠出加工，如聚合物基管材，聚合物基片材，聚合物基異型材，聚合物薄膜的擠出加工。本發明裝置能耗低，效率高，安裝方便，操作簡單，使用效果好。

附圖說明