[发明专利]聚合物超声熔融双阶挤出的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种塑料加工领域，尤其是一种聚合物超声熔融双阶挤出的方法及装置。

背景技术

多年以来，国内外一些学者将超声应用聚合物熔融挤出过程中。经研究表明：超声可以提高聚合物熔体挤出加工性能；促进聚合物在熔体挤出过程中发生反应；超声可以提高聚合物/聚合物共混物的相容性和力学性能；超声作用可以提高无机填料在聚合物基体中的分散性，减小无机粒子尺寸，提高力学性能；改善聚烯烃熔融接枝单体反应的效果。

但是，当前国内外发明的超声挤出装置都是将超声装置安装于挤出机机头出口处。还不能实现在聚合物挤出过程中施加超声。特别是用于聚合物熔融反应挤出过程时，需要在聚合物熔融反应初始阶段施加超声，之前的发明的超声挤出装置不能实现在聚合物熔融反应的初始阶段施加超声。因此，之前的超声挤出装置，超声对聚合物熔体的作用有效性较差，且不具有选择性，不能实现在聚合物熔融挤出过程中施加超声，或在聚合物熔融挤出过程中和聚合物通体出口段同时施加超声。在工业化生产，产量较大时有效性差。

发明内容

本发明的目的是：提供一种聚合物超声熔融双阶挤出的方法及装置，它能实现聚合物熔融反应挤出及聚合物熔融共混物挤出，可实现连续超声挤出加工，且能耗低，应用效果良好，可大幅提高聚合物共混挤出改性产品的力学性能，特别是聚烯烃熔融反应接枝的接枝率和接枝效率，能实现工业化生产，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：聚合物超声熔融双阶挤出的方法，包括以下步骤：

a、将上阶挤出机及下阶挤出机预热到聚合物挤出加工温度后，启动上阶挤出机和上阶熔体泵及下阶挤出机和下阶熔体泵，并放入聚合物物料，开始挤出；

b、调整上阶挤出机及下阶挤出机转速，通过上阶熔体泵调整连接模具内的熔体压力，使该段熔体压力稳定；通过下阶熔体泵调整挤出机模头内的熔体压力，使该段熔体压力稳定；

c、待各段熔体压力稳定后，启动并运行上阶超声装置或下阶超声装置中的一套或两套，并调节超声振动的频率，开始挤出加工。 

超声装置的超声振动频率为16～30KHz。

聚合物超声熔融双阶挤出的装置，包括上阶挤出机，下阶挤出机，在上阶挤出机上连接有上阶熔体泵，上阶熔体泵通过连接模具与下阶挤出机连接，在下阶挤出机上连接有下阶熔体泵，在下阶熔体泵上连接与有挤出机模头；在连接模具上设有上阶超声换能器，在上阶超声换能器上连接有上阶变幅杆，上阶变幅杆的末端与连接模具的型腔连通，上阶超声换能器与上阶变幅杆通过上阶固定装置固定在连接模具上；在挤出机模头设有下阶超声换能器，在下阶超声换能器上连接有下阶变幅杆，下阶变幅杆的末端与挤出机模头的型腔连通；在连接模具外及挤出机模头外分别设有连接模具加热装置及挤出机模头加热装置。

上阶挤出机及下阶挤出机为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或三螺杆挤出机。

上阶变幅杆及下阶变幅杆为钛合金加工制造的变幅杆。

上阶超声换能器与下阶超声换能器为稀土超磁致伸缩超声换能器或压电陶瓷超声换能器。

在上阶超声换能器及下阶超声换能器外设有冷却装置。避免超声换能器工作过程中过热，提高使用的稳定性。

冷却装置为水冷冷却装置、空气冷却装置或油冷却装置。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明采用将超声装置安装在上阶挤出机与下阶挤出机连接处及下阶挤出机的出口处，使超声装置的变幅杆末端与聚合物熔体直接接触，直接将超声振动传导至聚合物熔体，使模具内的聚合物熔体接受超声辐照，从而提高超声对聚合物熔体的作用强度和有效性。本发明可应用于聚合物改性挤出，如聚合物/无机填料共混挤出，聚合物/聚合物的二元共混挤出或三元共混挤出或多元共混挤出，聚烯烃熔融反应接枝；将本发明应用于聚合物/无机填料体系的共混挤出，在超声作用下，使得聚合物挤出可以在更低温度下进行，并降低熔体表观粘度，改善制品表观性能，提高无机填料的分散性，降低无机粒子尺寸，大幅提高产品的力学性能，增加填料加入量，降低产品成本；将本发明应用于聚合物/聚合物体系的共混挤出，可以提高聚合物间的相容性，提高产品的力学性能，减小分散相尺寸，提高制品外观质量；将本发明应用于可提提高聚合物共混物的力学性能5%以上，可提高聚烯烃反应接枝率提高30%以上，制备的聚烯烃熔融接枝产品的接枝率高、副产品少、热稳定性及储存性能优异。本发明装置还可应用于聚合物的成型挤出加工，如聚合物基管材，聚合物基片材，聚合物基异型材，聚合物薄膜的挤出加工。本发明装置能耗低，效率高，安装方便，操作简单，使用效果好。

附图说明