一种用于制备化纤高聚物前聚体的聚合反应器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于制备化纤高聚物前聚体的聚合反应器，该聚合反应器包括：圆管形态的固定式外壳，安装在固定式外壳两端的密封端盖，贯穿固定式外壳和密封端盖的内转轴；其中，内转轴包括：位于固定式外壳内部的混合挤压段，位于密封端盖内起支撑作用的回转支撑段；混合挤压段为内切于固定式外壳的三棱体结构，三棱体的三个顶角均与固定式外壳的内腔通过圆弧角相切，在旋转时，不断挤压、剪切固定式外壳与混合挤压段之间的物料，主要用于制备包括聚氨酯纤维在内的化学纤维预聚物聚合反应阶段。应阶段。应阶段。

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备化纤高聚物前聚体的聚合反应器


[0001]本技术涉及一种聚合反应器，尤其涉及一种用于制备化纤高聚物前聚体的聚合反应器。

技术介绍

[0002]氨纶因其良好的弹性广泛地应用于高档服装、运动衫裤、内衣、袜子、泳衣等纺织品领域。穿着含氨纶的服饰不仅可以带来良好的舒适感，而且可突显完美的修身效果，因此氨纶在面料中的用量比重越来越大，其市场需求量逐年增加。但是跟其他化纤类产品相比，氨纶的生产效率不高。
[0003]高分子材料链结构形态对其流动性能影响很大，其直观表现就是影响粘度的大小。在分子量相同的情况下，带有支链结构的星型或梳子型高分子聚合物比长直链型的聚合物粘度更低。本领域人员通常使用单级或多级串联搅拌釜式反应器，反应器进料方式可为动态混合或静态混合进料。但上述反应方工艺存在操作过程繁琐、生产效率低、分子量分布不均匀等问题。

技术实现思路

[0004]本技术为解决现有技术中存在的问题，提出了一种用于制备化纤高聚物前聚体的聚合反应器。
[0005]该聚合反应器包括：圆管形态的固定式外壳，安装在固定式外壳两端的密封端盖，贯穿固定式外壳和密封端盖的内转轴；其中，内转轴包括：位于固定式外壳内部的混合挤压段，位于密封端盖内起支撑作用的回转支撑段；混合挤压段为内切于固定式外壳的三棱体结构，三棱体的三个顶角均与固定式外壳的内腔通过圆弧角相切，在旋转时，不断挤压固定式外壳与混合挤压段之间的物料。
[0006]进一步地，固定式外壳内腔设有等距排布的若干环形槽和一条贯穿整个固定式外壳长度的螺线型槽，螺线型槽与所有环形槽在固定式外壳的内壁上连通。
[0007]进一步地，固定式外壳内腔还设有轴向工艺槽，轴向工艺槽成120
°
圆周分布于固定式外壳内壁上。
[0008]进一步地，三棱体的三个顶角上设置着若干排数量与环形槽数量相等的槽牙，任意槽牙在三棱体轴向上的长度略小于环形槽的宽度，槽牙在固定式外壳横截面上的宽度略小于轴向工艺槽的宽度，确保带有槽牙的内转轴沿着轴向工艺槽装入固定式外壳后，槽牙能够在环形槽内转动。
[0009]进一步地，固定式外壳外圆上设置三个进样孔和一个出样孔，进样孔和出样孔分别位于固定式外壳长度方向的两端。
[0010]进一步地，内转轴从一端的密封端盖向外延伸，延伸的部分通过带传动机构与驱动电机连接，驱动电机优选选用带变频器的减速器电机，能够让内转轴以不同速度转动。
[0011]本技术的技术效果在于：固定式外壳外圆上设置三个进样孔，分别对应三种
可选物料：溶剂或催化剂、物料一(例如用于制备氨纶的二异腈酸酯类)和物料二(例如用于制备氨纶的低聚醚二醇)，三种可选的物料从进样孔流向出样孔的过程中，随着内转轴与固定式外壳相对运动，三棱体结构和槽牙配合环形槽和螺线型槽不断对三种物料进行挤压、混合、搅拌、剪切，使原料在反应器内充分聚合反应、且过程简洁、反应速率快、合成效率高，制备出的高聚物的分子量分布较窄，同时可以满足液
‑
液，液
‑
固相聚合体系，于此同时内外腔体的相对转动也可以使体系的反应热和剪切热更快速地排出。
附图说明
[0012]图1是本技术中聚合反应器的轴测图；
[0013]图2是本技术中内转轴的轴测图；
[0014]图3是本技术中固定式外壳的剖视图；
[0015]图4是本技术中聚合反应器的剖面图。
[0016]图中，1.固定式外壳，2.密封端盖，3.内转轴，4.驱动电机，5.带传动机构，11.进样孔，12.出样孔，13.环形槽，14.螺线型槽，15.轴向工艺槽，31.回转支撑段，32.混合挤压段，33.槽牙。
具体实施方式
[0017]下面结合图1至图4对本技术的实施方式进行具体说明。
[0018]图1示意了聚合反应器的外部结构，该聚合反应器包括：圆管形态的固定式外壳1，安装在固定式外壳1两端的密封端盖2，贯穿固定式外壳1和密封端盖2的内转轴3；其中，固定式外壳1外圆上设置三个进样孔11和一个出样孔12，进样孔11和出样孔12分别位于固定式外壳1长度方向的两端；内转轴3从一端的密封端盖2向外延伸，延伸的部分通过带传动机构5与驱动电机4连接。
[0019]图2示意了内转轴的外部结构特征，内转轴3包括：位于固定式外壳1内部的混合挤压段32，位于密封端盖2内起支撑作用的回转支撑段31；混合挤压段32为内切于固定式外壳1的三棱体结构，三棱体的三个顶角均与固定式外壳1的内腔通过圆弧角相切，在旋转时，不断挤压固定式外壳1与混合挤压段32之间的物料。
[0020]图3示意了固定式外壳的内部结构特征，固定式外壳1内腔设有等距排布的若干环形槽13和一条贯穿整个固定式外壳1长度的螺线型槽14，螺线型槽14与所有环形槽13在固定式外壳1的内壁上连通，固定式外壳1内腔还设有轴向工艺槽15，轴向工艺槽15成120
°
圆周分布于固定式外壳1内壁上。
[0021]图4示意了固定式外壳与内转轴配合是的截面形态，三棱体的三个顶角上设置着若干排数量与环形槽13数量相等的槽牙33，任意槽牙33在三棱体轴向上的长度略小于环形槽13的宽度，槽牙33在固定式外壳1横截面上的宽度略小于轴向工艺槽15的宽度，确保带有槽牙33的内转轴3沿着轴向工艺槽15装入固定式外壳1后，槽牙33能够在环形槽13内转动。
[0022]工作原理：固定式外壳1与密封端盖2安装为一体，内转轴3的中间部分为混合挤压段32，混合挤压段32位于两个密封端盖2之间，内转轴3的一端从密封端盖2伸出，通过带传动机构5与驱动电机4连接，驱动电机4带动内转轴3在固定式外壳1转动；
[0023]以氨纶高聚物前驱体的合成为例，二异腈酸酯和聚醚二醇分别从两个进样孔11注
入固定式外壳1内，两种物料会沿着固定式外壳1与内转轴3之间的间隙不断向出样孔12方向流动，在流动过程中，物料受到三棱体结构的挤压，受到槽牙33的搅拌，最终只能在挤压和搅拌的过程中沿着螺线型槽14流向出样孔12，物料的聚合反应过程是一个动态的过程，混合和剪切过程非常充分，降低了物料分子之间的位阻效应，加快了反应速率，不会产生凝胶；如果进样孔11的第三个孔同时进入溶剂，还可以充分发挥溶剂的作用，使二异腈酸酯和聚醚二醇在溶剂中充分接触，更快速地完成分子级混合，加快反应进程。
[0024]最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例技术方案的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备化纤高聚物前聚体的聚合反应器，其特征在于，该聚合反应器包括：圆管形态的固定式外壳(1)，安装在固定式外壳(1)两端的密封端盖(2)，贯穿固定式外壳(1)和密封端盖(2)的内转轴(3)；其中，内转轴(3)包括：位于固定式外壳(1)内部的混合挤压段(32)，位于密封端盖(2)内起支撑作用的回转支撑段(31)；混合挤压段(32)为内切于固定式外壳(1)的三棱体结构，三棱体的三个顶角均与固定式外壳(1)的内腔通过圆弧角相切，在旋转时，持续挤压、剪切固定式外壳(1)与混合挤压段(32)之间的物料。2.根据权利要求1所述的用于制备化纤高聚物前聚体的聚合反应器，其特征在于，所述固定式外壳(1)内腔设有等距排布的若干环形槽(13)和一条贯穿整个固定式外壳(1)长度的螺线型槽(14)，螺线型槽(14)与所有环形槽(13)在固定式外壳(1)的内壁上连通。3.根据权利要求2所述的用于制备化纤高聚物前聚体的聚合反应器，其特征在于，所述固定式外壳(1)内腔还设有轴向工艺槽(15)，轴向工艺槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟元生，徐翊桄，康锦涛，罗正龙，马永辉，
申请(专利权)人：宁夏宁东泰和新材有限公司，
类型：新型
国别省市：