一种聚合物熔体解缠结装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开的一种聚合物熔体解缠结装置中依次连接的驱动电机、解缠结机构、成型口模由支撑机构固定支撑，在线检测机构安装在解缠结机构和成型口模上，支撑机构固定连接于底座上，解缠结机构中后部一侧外接挤出机的出口端，控制系统与驱动电机相连。本实用新型专利技术可使熔体中的分子链在周向剪切场或周向振动场，尤其是周向剪切和周向振动叠加的复合应力场下逐渐移开，达到高度的解缠结效果，不仅可解决因高分子材料粘度高而引起的材料翘曲变形、熔接痕强度差等问题，还可在保持粘度变化不大的情况下，大幅降低成型温度，从而使制品的整体温差减小、内应力降低。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物熔体解缠结装置
本技术属于高分子材料加工设备
，具体涉及一种能够实现聚合物熔体状态下解缠结并连续输出解缠结塑料熔体的装置。
技术介绍
高分子材料已成为现代人类最为广泛使用的重要材料之一,如何更加节能、环保、高效、优质地进行高分子材料加工，对科学技术的发展和经济水平的提高都具有十分重要的意义众所周知，低于所谓临界分子量Mc时，聚合物熔体的粘度正比于相对分子质量M，而当相对分子质量高于Mc时，熔融状态的高分子链就会相互缠结形成缠结网络，限制了分子链在熔体中的运动能力，使聚合物熔体的粘度正比于分子质量M的3.4次方，大大的增加了材料的粘度，给成型加工过程带来了不小的困难。这使得在一般情况下，高分子材料的挤出和注射成型都需要在较高的压力(注射成型熔体压力可高达100MPa)和较高的熔体温度(通常大于200℃)下进行，无疑，这会产生相当大的能量消耗。尤其当使用高粘度材料、成型薄壁大型制品时，这个问题更加突出。从理论上讲，对于一种特定分子量的聚合物，若能在熔体状态下实现高分子链的部分解缠结甚至完全解缠结，便能够显著的降低聚合物熔体的粘度，从而大幅度改善聚合物材料的加工性能。相较于传统的加入增塑剂或降低分子量等提高聚合物流动性和加工性的方法，通过解缠结方式来降低粘度提高加工性能不会大幅影响聚合物材料的分子量，进而不会降低最终制品的力学性能。现有的主流熔体加工装置(如挤出、注塑等)多数不仅只能提供单纯的剪切场，且所产生的剪切方向、剪切速率等都是不变的。这种单纯的剪切场能够引起垂直于流动方向上流层间分子链的滑移，从而使缠结点得到一定程度的解脱，引起粘度下降的现象，被称之为“剪切变稀”。剪切变稀所带来的粘度下降虽有利于加工过程的进行，但由于剪切速率恒定且剪切时间较短，当分子链的热运动导致的恢复缠结与剪切诱导的解缠结达到动态平衡时，分子链的缠结状态便维持不变，解缠结不会继续进行，粘度也将保持不变。因此，现有装置产生的单纯剪切场解缠结效果是十分有限的，不容易实现高效的分子链解缠，进而也不能大幅度改善聚合物材料的加工性能，降低能耗。据了解，目前还未见文献报道有开展如何进一步利用应力场来实现聚合物熔体高度解缠结的研究，更没有专门用于大规模制备聚合物熔体解缠降粘原料的装置。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的空白，提供一种能够实现聚合物熔体状态下解缠降粘并连续输出解缠结熔体的装置。本技术为实现上述目的所提供的一种聚合物熔体解缠结装置，其特征在于该装置包括依次连接的驱动电机、解缠结机构、成型口模以及固定机构、在线检测机构、支撑机构、底座和控制系统，依次连接的驱动电机、由固定机构固定的解缠结机构和成型口模由支撑机构固定支撑，在线检测机构安装在解缠结机构和成型口模上，支撑机构固定连接于底座上，解缠结机构中后部一侧外接挤出机的出口端，控制系统与驱动电机相连。以上熔体解缠结装置中所述的解缠结机构包括解缠结芯轴、料筒和加热套。解缠结芯轴通过位于后半段外的固定机构活动固连使前半段悬臂位于料筒内，芯轴前半段上为光滑面或同向均布有至少2条螺纹的螺纹面，每条螺纹均始于料筒进料口对应的芯轴外表面所开的环形凹槽的边缘，螺纹的升角φ为45～85°，螺槽的深度为0.5～3mm，芯轴后端头通过联轴器与驱动电机相连；料筒通过后端头外的固定机构连接于解缠结芯轴外，在解缠结芯轴料环形凹槽对应的筒壁一侧上开有进料口，并通过一挤出机连接器外接挤出机的出口端，进料口后的筒壁内表面或为光滑面或为设置有至少2条旋转方向与解缠结芯轴的螺纹方向相反的凸起螺纹，且螺纹的升角和螺槽的深度与芯轴上的螺纹相同；加热套位于料筒外。以上熔体解缠结装置中解缠结机构中所述的解缠结芯轴的直径D为15～60mm，优选30～50mm；其长径比L/D为10～30，优选15～20。以上熔体解缠结装置中解缠结机构所述的解缠结芯轴的螺纹头数优选2～4头。以上熔体解缠结装置中解缠结机构所述的解缠结芯轴和料筒上的螺纹截面形状为矩形、锯齿形或梯形。以上熔体解缠结装置中解缠结机构所述的解缠结芯轴前端端头与料筒端头之间留有粘度测试空腔，以便于插放粘度计，避免芯轴扰动干涉。以上熔体解缠结装置中所述的固定机构是由轴承、轴承盖、轴承座和轴承座连接法兰构成。轴承位于轴承座内，轴承盖和轴承座连接法兰分别位于轴承座两端并通过连接件固连为一体。轴承座中开有冷却水道，该冷却水道开在与轴承座连接法兰连接一端的座体上，为一未贯通的环形水槽，槽口有一与之匹配堵头，在环形水槽两盲端的中段壁上分别开有冷却水进、出口。以上熔体解缠结装置中所述的在线检测机构包括温度传感器、压力传感器和在线粘度计。其中温度传感器至少有四个，第一、第二温度传感器分别安装在料筒的进料口后的筒壁和中部筒壁上，第三温度传感器安装在料筒前端端头一侧的空腔壁上，第四温度传感器安装在成型口模壁上；压力传感器至少有二个，第一压力传感器安装在进料口对应的料筒壁上，第二压力传感器安装在成型口模壁上；在线粘度计安装在料筒前端端头另一侧的空腔壁上。以上熔体解缠结装置中所述的支撑机构至少由四个板式支撑固定柱构成，第一支撑固定柱由底部一侧水平延伸的柱座通过连接件固定于底座上，第二至四支撑固定柱均由其各自底部两侧水平延伸的柱座通过连接件固定于底座上。第一支撑固定柱位于驱动电机处，其柱体截面呈“L”形，在“L”形一侧设置有加强筋，上部开有通孔，驱动电机的输出轴穿过该通孔通过联轴器与解缠结芯轴相连，输出轴后侧的连接法兰通过连接件与第一支撑固定柱固连支撑；第二至四支撑固定柱依次分别位于固定机构外、进料口前的料筒外和解缠结芯轴前端的料筒外，其上半部的固定端是由一与下半部连为一体的半圆形缺口和另一活动连接的半圆形固定弧条构成，并分别通过两侧各自端边延伸的开有通孔的水平翼用连接件连接。以上熔体解缠结装置中所述的控制系统为一计算机和设置在计算机内的可编程逻辑控制器(PLC)，即可通过外部输入的以下4个参数(4个参数的计算方式)来控制与之相连的驱动电机进行周向旋转、周向振动或周向旋转与周向振动叠加的复合运动：V1＝2f·θ+VV2＝V-2f·θθ1＝(2f·θ+V)/2fθ2＝(V-2f·θ)/2f式中：V1为正给进速度，单位为rad/s；V2为反给进速度，单位为rad/s；θ1为正给进角度，单位为rad；θ2为反给进角度，单位为rad；V为旋转速度，单位为r/min，具体根据聚合物种类的不同进行选择；f为振动频率，单位为Hz，具体根据聚合物种类的不同进行选择；θ为振动幅度，单位为°，具体根据聚合物种类的不同进行选择。几种常用材料的V、f和θ的数值可在下表范围内选择：材料V/r·min-1f/Hzθ/°聚乙烯(PE)5～405～1010～30聚丙烯(PP)5～40...

【技术保护点】
1.一种聚合物熔体解缠结装置，其特征在于该装置包括依次连接的驱动电机(1)、解缠结机构、成型口模(35)以及固定机构、在线检测机构、支撑机构、底座(34)和控制系统，依次连接的驱动电机(1)、由固定机构固定的解缠结机构和成型口模(35)由支撑机构固定支撑，在线检测机构安装在解缠结机构和成型口模(35)上，支撑机构固定连接于底座(34)上，解缠结机构中后部一侧外接挤出机(36)的出口端，控制系统与驱动电机(1)相连。/n

【技术特征摘要】
20190929 CN 20192163668341.一种聚合物熔体解缠结装置，其特征在于该装置包括依次连接的驱动电机(1)、解缠结机构、成型口模(35)以及固定机构、在线检测机构、支撑机构、底座(34)和控制系统，依次连接的驱动电机(1)、由固定机构固定的解缠结机构和成型口模(35)由支撑机构固定支撑，在线检测机构安装在解缠结机构和成型口模(35)上，支撑机构固定连接于底座(34)上，解缠结机构中后部一侧外接挤出机(36)的出口端，控制系统与驱动电机(1)相连。


2.根据权利要求1所述的聚合物熔体解缠结装置，其特征在于该装置中所述的解缠结机构包括解缠结芯轴(4)、料筒(7)和加热套(10)，解缠结芯轴(4)通过位于后半段外的固定机构活动固连使前半段悬臂位于料筒(7)内，芯轴前半段上为光滑面或同向均布有至少2条螺纹(5)的螺纹面，每条螺纹(5)均始于料筒(7)进料口(8)对应的芯轴外表面所开的环形凹槽(6)的边缘，螺纹的升角φ为45～85°，螺槽的深度为0.5～3mm，芯轴后端头通过联轴器(3)与驱动电机(1)相连；料筒(7)通过后端头外的固定机构连接于解缠结芯轴(4)外，在解缠结芯轴(4)环形凹槽(6)对应的筒壁一侧上开有进料口(8)，并通过一挤出机连接器(9)外接挤出机(36)的出口端，进料口后的筒壁内表面或为光滑面或为设置有至少2条旋转方向与解缠结芯轴(4)的螺纹方向相反的凸起螺纹(5)，且螺纹的升角和螺槽的深度与芯轴上的螺纹相同；加热套(10)位于料筒(7)外。


3.根据权利要求2所述的聚合物熔体解缠结装置，其特征在于该装置中所述的解缠结机构中所述的解缠结芯轴(4)的直径D为15～60mm，其长径比L/D为10～30；所述的解缠结芯轴(4)的螺纹头数为2～4头；所述的解缠结芯轴(4)和料筒(7)上的螺纹(5)截面形状为矩形、锯齿形或梯形。


4.根据权利要求1或2或3所述的聚合物熔体解缠结装置，其特征在于该装置中所述的固定机构是由轴承(11)、轴承盖(12)、轴承座(13)和轴承座连接法兰(18)构成，轴承(11)位于轴承座(13)内，轴承盖(12)和轴承座连接法兰(18)分别位于轴承座(13)两端并通过连接件与其固连为一体，轴承座(13)中开有冷却水道(14)，该冷却水道(14)开在与轴承座连接法兰(18)连接一端的座体上，为一未贯通的环形水槽，槽口有一与之匹配堵头(15)，在环形水槽两盲端的中段壁上分别开有冷却水进、出口(16-17)。


5.根据权利要求1或2或3所述的聚合物熔体解缠结装置，其特征在于该装置中所述的在线检测机构包括温度传感器、压力传感器和在线粘度计，其中温度传感器至少有四个，第一、第二温度传感器(19-20)分别安装在料筒(7)的进料口(8)后的筒壁和中部筒壁上，第三温度传感器(21)安装在料筒(7)前端端头一侧的空腔壁上，第四温度传感器(22)安装在成型口模壁上；压力传感器至少有二个，第一压力传感器(23)安装在进料口(8)对应的料筒壁上，第二压力传感器(24)安装在成型口模(35)壁上；在线粘度计(25)安装在料筒(7)前端端头另一侧的空腔壁上。


6.根据权利要求4所述的聚合物熔体解缠结装置，其特征在于该装置中所述的在线检测机构包括温度传感器、压力传感器和在线粘度计，其中温度传感器至少有四个，第一、第二温度传感器(19-20)分别安装在料筒(7)的进料口(8)后的筒壁和中部筒壁上，第三温度传感器(21)安装在料筒(7)前端端头一侧的空腔壁上，第四温度传感器安装在成型口模壁上；压力传感器至少有二个，第一压力传感器(23)安装在进料口(8)对应的料筒壁上，第二压力传感器(24)安装在成型口模(35)壁上；在线粘度计(25)安装在料筒(7)前端端头另...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅强，申开智，张杰，王映雄，付嘉鑫，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：四川;51