[發明專利]一種環形納米疊層高分子材料制備裝置

在審

• 申請號: 201811374228.1
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109333958A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 楊衛民;劉東升;焦志偉;袁擘;謝同維;彭瑞旗;丁玉梅
• 申請（專利權）人: 中綠英科（北京）科技有限公司;北京化工大學
• 主分類號: B29C48/18
• 分類號: B29C48/18;B29C48/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種環形納米疊層高分子材料制備裝置，包括熔融塑化裝置、過渡器環形疊層發生器和成型裝置，它們前后依次串聯，熔融塑化裝置出口連接過渡器進口，過渡器出口與環形疊層發生器入口相連，環形疊層發生器出口與成型裝置相連。環形疊層發生器是將過渡器擠出的熔體沿徑向分為內外環形熔體，每層環形熔體環向又各自被分為多股等分流體，每股等分流體在環形疊層發生器中繼續向前流動并扭轉一定角度，同時獲得一定比例展寬，每層環向相鄰股流體在出口處交錯相疊形成雙層熔體，內外環形熔體各自形成雙層熔體并在出口處匯合形成四層熔體。本發明將疊層單元環向多層布置，可在比較小的模具體積下集成更多的疊層單元，提高疊層發生器單位時間流量。

技術領域

本發明屬于先進材料加工技術領域，涉及一種環形納米疊層高分子材料制備裝置。

背景技術

納米疊層材料經過微觀上層數的疊加，在機械性能、阻隔性能、導電性能和光學性能等方面具有獨特的優點，應用前景廣泛，目前是材料加工領域的熱點研究課題。自從上世紀六七十年代開始，已經有很多研究人員在這個方向上做過研究，也獲得了一系列研究成果，從目前公開的專利來看，最早有美國專利3557265、3565985、3884606以及后來中國專利CN1511694A、200610022348.6和200920271878.3等。現有專利技術中所描述的疊層發生裝置流道多數為方形，且裝置中用于疊層操作的疊層單元一般呈線性排列，整體數目較少，例如專利CN200920271878.3中單級疊層發生器中含有四個層疊單元，呈直線排列，共包含四個流道進行疊層操作，這種結構的疊層裝置疊層效率較高但是單位時間內的流量較低，因為裝置內僅僅包含四個層疊單元，總的熔體入口面截面積較小，導致其產量較低。如果通過多個傳統疊層裝置并聯的方法，可以提高產量，但是也會導致模具整體體積和質量均過大的問題，不利于模具加工和生產維護。因此，要想提高疊層裝置的產量，還需要尋求更加有效的解決方案。

發明內容

針對現有技術制備納米疊層高分子材料時單位時間內流量的不足，本發明目的在于提供一種產量更高、模具質量和體積較小的納米疊層高分子材料制備裝置。

可以實現以上目的的具體技術方案如下：

一種環形納米疊層高分子材料制備裝置，主要包括有熔融塑化供料裝置、過渡器、環形疊層發生器和成型裝置。熔融塑化供料裝置、過渡器、環形疊層發生器和成型裝置前后依次串聯。熔融塑化供料裝置將物料充分塑化并輸送入過渡器，過渡器將來自熔融塑化供料裝置的熔體的流動截面過渡為與環形疊層發生器入口截面相同的形狀，并將熔體輸送入環形疊層發生器。環形疊層發生器包含多組疊層單元，單組疊層單元的布置方式為環向布置，沿徑向布置多組疊層單元。單個疊層單元入口截面形狀為部分圓環形，出口也為部分圓環形且厚度減少弧長增加。熔體進入環形疊層發生器后由分流錐分為管狀熔體，進一步被各個疊層單元分為多股熔體。熔體進入單元內部繼續前進，在每個疊層單元中邊前進邊扭轉，同時被展寬，厚度變薄。每組疊層單元中，相鄰的兩個層疊單元流體在出口處部分重疊形成兩層的疊層效果，未重疊的部分將會與其他單元出口的熔體重疊，這樣沿著環向依次傳遞形成整個熔體內的疊層效果。沿著徑向的相鄰組層疊單元的流體在出口處也會產生匯流，層數疊加。整個裝置的疊層數為單組層疊單元的疊加層數乘以徑向布置的疊層單元組數，以內外兩組疊層單元的疊層發生器為例，單個裝置疊加層數為2×2＝4層。環形疊層發生器可以多個前后串聯增加熔體層數，前一個疊層發生器出口與后一個疊層發生器進口對接。

本發明一種環形納米疊層高分子材料制備裝置，相鄰的兩個層疊單元流體在出口處部分重疊弧長為層疊單元流體出口弧長的一半，這樣可以容易保障熔體處處重疊。

本發明一種環形納米疊層高分子材料制備裝置，相鄰的兩個層疊單元流體在出口處部分重疊弧長小于層疊單元流體出口弧長的一半，這樣有部分熔體沒有重疊，最終形成的熔體為部分重疊的，形成間隔重疊的結構。