[发明专利]一种水汽密封型双螺杆挤出机

说明书

技术领域

本发明涉及一种双螺杆挤出机，特别是涉及一种水汽密封型双螺杆挤出机。

背景技术

聚乙烯醇(PVA)是一种性能优良，用途广泛的聚合物。传统PVA纤维可通过湿法纺丝，凝胶纺丝制造，这些方法工序比较复杂，对环境污染较大。由于聚乙烯醇分子结构中含有大量羟基，会在大分子间形成大量氢键，导致其熔点与分解温度接近，理论上难以使用经济，高效，环境污染小的熔融纺丝方法。目前，研究人员通过改性剂水破坏聚乙烯醇分子间氢键，限制其结晶，降低了其熔点，得到了聚乙烯醇纤维的熔融纺丝加工窗口。

在聚合物加工设备中，螺杆挤出机是最为重要和最为突出的设备之一，目前，单螺杆挤出机，双螺杆挤出机和多螺杆挤出机在工业中都已经实现商业化，其中，双螺杆挤出机可作为聚合物共混，聚合物反应的一种连续化学反应器，又是居最重要地位的，其应用也越来越广泛。双螺杆挤出机一般可分为啮合同向双螺杆挤出机，啮合异向双螺杆挤出机，非啮合双螺杆挤出机和锥形双螺杆挤出机等。

单螺杆挤出机，双螺杆挤出机等在热塑性塑料的成型加工中取得了很好的效果。中国专利CN1786302所述，采用含氮化合物、亲水性辅助添加剂和水与聚乙烯醇复合，进行熔融纺丝，采用通用挤出-纺丝设备。中国专利CN101899722所述，采用少量水复合低醇解度聚乙烯醇进行熔融纺丝，采用普通单螺杆挤出机。中国专利CN102086535所述，对水复合的聚乙烯醇进行了冷冻熔融纺丝，采用普通单螺杆挤出机。但是，在聚乙烯醇的熔融纺丝过程中，由于熔体中含有大量的水份，在单螺杆或双螺杆螺杆高温熔融区，在较大压力下会蒸发出大量的水蒸气，水蒸气会从加料口逆出，聚乙烯醇与水比例无法控制在一定的范围之内，熔体粘度无法保持，无法得到性能较高的聚乙烯醇纤维，纺丝甚至无法顺利进行。上述专利并未能够解决聚乙烯醇在熔融纺丝工艺中面临的这一问题。

发明内容

本发明提供了一种水汽密封型双螺杆挤出机，目的在于克服在现有技术下双螺杆挤出机对于聚乙烯醇熔融纺丝的不足，避免了聚乙烯醇熔融纺丝过程中水蒸气的逆出，对水蒸气起到了密封的作用，保持熔体中聚乙烯醇和水的比例在一定范围内，保证了聚乙烯醇熔融纺丝的进行。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现。

本发明的原理是：设计以下螺纹元件，螺纹元件I具有大小适中的螺杆根径与螺槽深度；螺纹元件II具有较大的螺杆根径，较小的螺槽深度，物料在此处具有较小的流量，较大的压力；螺纹元件III具有较小螺杆根径，较大的螺槽深度，物料在此处具有较大的流量，较小的压力。以上三组螺纹元件具有相同的外径与中心距，按照螺纹元件I，螺纹元件II，螺纹元件III的顺序组合成一个基本循环段，此时，螺纹元件I的螺槽处压力适中，压力为P1，螺纹元件II的螺槽处于高压区，压力为P2，螺纹元件III的螺槽中处于低压区，压力为P3。当水蒸气从螺纹元件II处逆流到螺纹元件II与螺纹元件III连接处时，由于P3＜P2，，压力差使得水蒸气无法继续往进料反方向逆流，水蒸气密封得以实现。

本发明所述的一种水汽密封型双螺杆挤出机，包括双螺杆、夹套、冷却套筒、驱动传动系统、螺杆温度控制装置和电机等，所述的双螺杆的螺纹元件至少有螺纹元件I、螺纹元件II和螺纹元件III三种组合而成；组合方式至少包含：依次为螺纹元件I、螺纹元件II和螺纹元件III的至少一个循环，以及在所述循环后再接螺纹元件I；或者组合方式包含螺纹元件I，之后接螺纹元件II与螺纹元件III的至少一个循环，以及在所述循环后再接螺纹元件I；

所述的螺纹元件I、螺纹元件II和螺纹元件III满足以下关系：

h₂S₂＜h₁S₁＜h₃S₃；

D₀₃＜D₀₁＜D₀₂；

其中所述的h₁为螺纹元件I的螺槽深度，S₁为螺纹元件I的螺纹间距，D₀₁为螺纹元件I的螺杆根径；h₂为螺纹元件II的螺槽深度，S₂为螺纹元件II的螺纹间距，D₀₂为螺纹元件II的螺杆根径；h₃为螺纹元件III的螺槽深度，S₃螺纹元件III的螺纹间距，D₀₃为螺纹元件III的螺杆根径。

作为优选的技术方案：