專利名稱：聚合物超聲熔融雙階擠出的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種塑料加工領(lǐng)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(shù)：
多年以來，國內(nèi)外一些學(xué)者將超聲應(yīng)用聚合物熔融擠出過程中。經(jīng)研究表明超聲可以提高聚合物熔體擠出加工性能；促進(jìn)聚合物在熔體擠出過程中發(fā)生反應(yīng)；超聲可以提高聚合物/聚合物共混物的相容性和力學(xué)性能；超聲作用可以提高無機(jī)填料在聚合物基體 中的分散性，減小無機(jī)粒子尺寸，提高力學(xué)性能；改善聚烯烴熔融接枝單體反應(yīng)的效果。但是，當(dāng)前國內(nèi)外發(fā)明的超聲擠出裝置都是將超聲裝置安裝于擠出機(jī)機(jī)頭出口處。還不能實現(xiàn)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(yīng)擠出過程時，需要在聚合物熔融反應(yīng)初始階段施加超聲，之前的發(fā)明的超聲擠出裝置不能實現(xiàn)在聚合物熔融反應(yīng)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(xiàn)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(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)量較大時有效性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(xiàn)聚合物熔融反應(yīng)擠出及聚合物熔融共混物擠出，可實現(xiàn)連續(xù)超聲擠出加工，且能耗低，應(yīng)用效果良好，可大幅提高聚合物共混擠出改性產(chǎn)品的力學(xué)性能，特別是聚烯烴熔融反應(yīng)接枝的接枝率和接枝效率，能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)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(jī)及下階擠出機(jī)預(yù)熱到聚合物擠出加工溫度后，啟動上階擠出機(jī)和上階熔體泵及下階擠出機(jī)和下階熔體泵，并放入聚合物物料，開始擠出；
b、調(diào)整上階擠出機(jī)及下階擠出機(jī)轉(zhuǎn)速，通過上階熔體泵調(diào)整連接模具內(nèi)的熔體壓力，使該段熔體壓力穩(wěn)定；通過下階熔體泵調(diào)整擠出機(jī)模頭內(nèi)的熔體壓力，使該段熔體壓力穩(wěn)定;
C、待各段熔體壓力穩(wěn)定后，啟動并運(yùn)行上階超聲裝置或下階超聲裝置中的一套或兩套，并調(diào)節(jié)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(jī)，下階擠出機(jī)，在上階擠出機(jī)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(jī)連接，在下階擠出機(jī)上連接有下階熔體泵，在下階熔體泵上連接與有擠出機(jī)模頭；在連接模具上設(shè)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(jī)模頭設(shè)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(jī)模頭的型腔連通；在連接模具外及擠出機(jī)模頭外分別設(shè)有連接模具加熱裝置及擠出機(jī)模頭加熱裝置。上階擠出機(jī)及下階擠出機(jī)為單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)或三螺桿擠出機(jī)。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(shè)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(wěn)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(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用將超聲裝置安裝在上階 擠出機(jī)與下階擠出機(jī)連接處及下階擠出機(jī)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(dǎo)至聚合物熔體，使模具內(nèi)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(qiáng)度和有效性。本發(fā)明可應(yīng)用于聚合物改性擠出，如聚合物/無機(jī)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(yīng)接枝；將本發(fā)明應(yīng)用于聚合物/無機(jī)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(jìn)行，并降低熔體表觀粘度，改善制品表觀性能，提高無機(jī)填料的分散性，降低無機(jī)粒子尺寸，大幅提高產(chǎn)品的力學(xué)性能，增加填料加入量，降低產(chǎn)品成本；將本發(fā)明應(yīng)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(chǎn)品的力學(xué)性能，減小分散相尺寸，提高制品外觀質(zhì)量；將本發(fā)明應(yīng)用于可提提高聚合物共混物的力學(xué)性能5%以上，可提高聚烯烴反應(yīng)接枝率提高30%以上，制備的聚烯烴熔融接枝產(chǎn)品的接枝率高、副產(chǎn)品少、熱穩(wěn)定性及儲存性能優(yōu)異。本發(fā)明裝置還可應(yīng)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(fā)明裝置能耗低，效率高，安裝方便，操作簡單，使用效果好。


附圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例I :聚合物超聲熔融雙階擠出的裝置的結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括上階擠出機(jī)1，下階擠出機(jī)8，在上階擠出機(jī)I上連接有上階熔體泵2，上階熔體泵2通過連接模具3與下階擠出機(jī)8連接，在下階擠出機(jī)8上連接有下階熔體泵9，在下階熔體泵9上連接與有擠出機(jī)模頭10 ;在連接模具3上設(shè)有上階超聲換能器6，在上階超聲換能器6上連接有上階變幅桿5，上階變幅桿5的末端與連接模具3的型腔連通，上階超聲換能器6與上階變幅桿5通過上階固定裝置7固定在連接模具3上；在擠出機(jī)模頭10設(shè)有下階超聲換能器13，在下階超聲換能器13上連接有下階變幅桿12，下階變幅桿12的末端與擠出機(jī)模頭10的型腔連通；在連接模具3外及擠出機(jī)模頭10外分別設(shè)有連接模具加熱裝置4及擠出機(jī)模頭加熱裝置11 ;上階擠出機(jī)I及下階擠出機(jī)8均采用雙螺桿擠出機(jī)也可根據(jù)需要采用單螺桿擠出機(jī)或三螺桿擠出機(jī)；上階變幅桿5及下階變幅桿12為鈦合金加工制造的變幅桿；上階超聲換能器6與下階超聲換能器13均為稀土超磁致伸縮超聲換能器(也可采用壓電陶瓷超聲換能器替代)；在上階超聲換能器6及下階超聲換能器13外均設(shè)有冷卻裝置15，冷卻裝置15采用水冷冷卻裝置(也可采用空氣冷卻裝置或油冷卻裝置)。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(jī)I及下階擠出機(jī)8預(yù)熱到210°C后，啟動上階擠出機(jī)I和上階熔體泵2及下階擠出機(jī)8和下階熔體泵9，并放入聚丙烯(PP)及甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)的混合物，PP與GMA的質(zhì)量比為97 :3，開始擠出；
b、調(diào)整上階擠出機(jī)I及下階擠出機(jī)8的轉(zhuǎn)速，通過上階熔體泵2調(diào)整連接模具3內(nèi)的熔體壓力，使該段熔體壓力穩(wěn)定；通過下階熔體泵9調(diào)整擠出機(jī)模頭10內(nèi)的熔體壓力，使該段熔體壓力穩(wěn)定；
C、待各段熔體壓力穩(wěn)定后，啟動并運(yùn)行上階超聲裝置及下階超聲裝置，并調(diào)節(jié)超聲振動的頻率至20KHz，開始PP熔融接枝GMA的擠出加工。
本發(fā)明的實施例2 :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(jī)I及下階擠出機(jī)8預(yù)熱到255°C后，啟動上階擠出機(jī)I和上階熔體泵2及下階擠出機(jī)8和下階熔體泵9，并放入聚碳酸酯(PC)及ABS樹脂，PC與ABS樹脂的質(zhì)量比為70 :30)，開始擠出；
b、調(diào)整上階擠出機(jī)I及下階擠出機(jī)8的轉(zhuǎn)速，通過上階熔體泵2調(diào)整連接模具3內(nèi)的熔體壓力，使該段熔體壓力穩(wěn)定；通過下階熔體泵9調(diào)整擠出機(jī)模頭10內(nèi)的熔體壓力，使該段熔體壓力穩(wěn)定；
C、待各段熔體壓力穩(wěn)定后，啟動并運(yùn)行上階超聲裝置，并調(diào)節(jié)超聲振動的頻率至20KHz，開始PC/ABS的共混擠出加工。本發(fā)明的實施例3 :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(jī)I及下階擠出機(jī)8預(yù)熱到265°C后，啟動上階擠出機(jī)I和上階熔體泵2及下階擠出機(jī)8和下階熔體泵9，并放入聚對苯二甲酸乙二酯(PET)及滑石粉，PET與滑石粉的質(zhì)量比為80 :20，開始擠出；
b、調(diào)整上階擠出機(jī)I及下階擠出機(jī)8的轉(zhuǎn)速，通過上階熔體泵2調(diào)整連接模具3內(nèi)的熔體壓力，使該段熔體壓力穩(wěn)定；通過下階熔體泵9調(diào)整擠出機(jī)模頭10內(nèi)的熔體壓力，使該段熔體壓力穩(wěn)定；
C、待各段熔體壓力穩(wěn)定后，啟動并運(yùn)行下階超聲裝置，并調(diào)節(jié)超聲振動的頻率至20KHz，開始PET/滑石粉的共混擠出加工。
權(quán)利要求
1.一種聚合物超聲熔融雙階擠出的方法，其特征在于包括以下步驟 a、將上階擠出機(jī)及下階擠出機(jī)預(yù)熱到聚合物擠出加工溫度后，啟動上階擠出機(jī)和上階熔體泵及下階擠出機(jī)和下階熔體泵，并放入聚合物物料，開始擠出； b、調(diào)整上階擠出機(jī)及下階擠出機(jī)轉(zhuǎn)速，通過上階熔體泵調(diào)整連接模具內(nèi)的熔體壓力，使該段熔體壓力穩(wěn)定；通過下階熔體泵調(diào)整擠出機(jī)模頭內(nèi)的熔體壓力，使該段熔體壓力穩(wěn)定; C、待各段熔體壓力穩(wěn)定后，啟動并運(yùn)行上階超聲裝置或下階超聲裝置中的一套或兩套，并調(diào)節(jié)超聲振動的頻率，開始擠出加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚合物超聲熔融雙階擠出的方法，其特征在于超聲裝置的超聲振動頻率為16 30KHz。
3.一種聚合物超聲熔融雙階擠出的裝置，包括上階擠出機(jī)(I)，下階擠出機(jī)(8)，其特征在于在上階擠出機(jī)(I)上連接有上階熔體泵(2)，上階熔體泵(2)通過連接模具(3)與下階擠出機(jī)(8 )連接，在下階擠出機(jī)(8 )上連接有下階熔體泵(9 )，在下階熔體泵(9 )上連接與有擠出機(jī)模頭(10);在連接模具(3)上設(shè)有上階超聲換能器(6)，在上階超聲換能器(6)上連接有上階變幅桿(5)，上階變幅桿(5)的末端與連接模具(3)的型腔連通，上階超聲換能器(6)與上階變幅桿(5)通過上階固定裝置(7)固定在連接模具(3)上；在擠出機(jī)模頭(10)設(shè)有下階超聲換能器(13)，在下階超聲換能器(13)上連接有下階變幅桿(12)，下階變幅桿(12)的末端與擠出機(jī)模頭(10)的型腔連通；在連接模具(3)外及擠出機(jī)模頭(10)外分別設(shè)有連接模具加熱裝置(4 )及擠出機(jī)模頭加熱裝置(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物超聲熔融雙階擠出的裝置，其特征在于上階擠出機(jī)(I)及下階擠出機(jī)(8)為單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)或三螺桿擠出機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物超聲熔融雙階擠出的裝置，其特征在于上階變幅桿(5)及下階變幅桿(12)為鈦合金加工制造的變幅桿。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物超聲熔融雙階擠出的裝置，其特征在于上階超聲換能器(6)與下階超聲換能器(13)為稀土超磁致伸縮超聲換能器或壓電陶瓷超聲換能器。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物超聲熔融雙階擠出的裝置，其特征在于在上階超聲換能器(6)及下階超聲換能器(13)外設(shè)有冷卻裝置(15)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚合物超聲熔融雙階擠出的裝置，其特征在于冷卻裝置(15)為水冷冷卻裝置、空氣冷卻裝置或油冷卻裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚合物超聲熔融雙階擠出的方法及裝置，采用將超聲裝置安裝在上階擠出機(jī)與下階擠出機(jī)連接處及下階擠出機(jī)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(dǎo)至聚合物熔體，使模具內(nèi)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(qiáng)度和有效性?？商崽岣呔酆衔锕不煳锏牧W(xué)性能5%以上，可提高聚烯烴反應(yīng)接枝率提高30%以上。制備的聚烯烴熔融接枝產(chǎn)品的接枝率高、副產(chǎn)品少、熱穩(wěn)定性及儲存性能優(yōu)異；本發(fā)明裝置還可應(yīng)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(fā)明裝置能耗低，效率高，安裝方便，操作簡單，使用效果好。
文檔編號B29C47/08GK102794896SQ201210322878
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者韋良強(qiáng), 單志, 于杰, 秦舒浩 申請人:貴州省復(fù)合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心