一种促进聚合物与复合材料发生光化学反应的挤出机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种促进聚合物与复合材料发生光化学反应的挤出机，包括双螺杆挤出机和紫外光发生装置；双螺杆挤出机的料筒由十段料筒组成，在距离进料口的第七截料筒上和第八截料筒位置分别设置两个矩形进光孔；进光孔长度为2-4个螺杆直径，宽为1-2个螺杆直径；紫外光发生装置为发射波长处于190nm～400nm波长紫外光的高压汞灯、碘镓灯或卤素灯；紫外光发生装置安放在进光孔的上方，安装高度不超过进光孔上表面20-50cm。本实用新型专利技术装置满足双螺杆挤出机中熔融状态下的聚合物在紫外光照射作用下发生光化学反应的要求同时，彻底解决采用玻璃料筒造成筒体易碎，无法应用于双螺杆挤出机的问题。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及聚合物及其复合材料在双螺杆挤出机的挤出过程中发生光化学反应的装置，特别涉及一种聚合物及其复合材料在挤出机的挤出过程中、处于熔融状态下、在紫外光照射作用下发生交联、接枝、降解以及增容的专用装置。
技术介绍
迄今为止，以辐照的方式作为引发源引发聚合物及其复合材料发生化学反应的引发源有如下几种电子束辐照、Y-射线辐照、紫外辐照以及微波辐照等。电子束辐照和Y -射线辐照都属于高能辐照方式，其优点在于能量高，穿透力强，在处理较厚聚合物及其 复合材料材料的情况下具有明显的优势；而微波辐照的能量低，对于引发聚合物及其复合材料发生化学反应的效率低，常用来对聚合物及其复合材料进行加热作用。在实际聚合物及其复合材料改性应用中多采用Y-辐射和加速电子束作为辐照源来最为聚合物及其复合材料的改性手段，但这两种方法成本昂贵，危险程度高，故而在生产实际中的用途有限。紫外光作为一种能量较高的辐照手段，能量介于上述二者之间，可以引发聚合物及其复合材料发生化学反应，成本低，只需简单的紫外光发生设备就可以获得；且穿透能力弱，在简单的防护措施下就可以避免对人和环境的危害，具有较好的实用性。紫外光属于一种能量较高的射线，聚合物及其复合材料在紫外光辐照作用下可以发生分子链的断裂，生成活性的大分子自由基。该大分子自由基可以在一定的条件下引发聚合物及其复合材料进行接枝、交联、降解或增容等反应。由于紫外光的穿透能力弱，目前的紫外光引发的聚合物及其复合材料光化学反应均只能使反应发生在聚合物及其复合材料的表面。且用途仅限于表面接枝反应用于改善聚合物及其复合材料表面的性能。采用紫外光辐照技术进行聚合物及其复合材料本体改性的应用主要见于纤维、薄膜等易于穿透的场合，较厚制品中的应用很少见。EP490854公开了聚乙烯光交联在氮气环境下进行并使用新型光引发剂的专利。申请号为91103158. 8和91208158. 9的中国技术专利也公开了光交联聚乙烯电线电缆在氮气环境下的生产方法；申请号91208158. 9的中国专利公开了一种紫外光交联聚乙烯电线电缆的生产设备；专利号为200320107970. 9的中国专利提出一种聚烯烃管材紫外光交联专用设备。上述光化学反应的方法及设备都没有避免聚合物及其复合材料在紫外光辐照下在厚度方向上的不均匀问题，而实际中紫外光的穿透力是随着深度而递减，表面一层受到光辐照的作用强，基体内部受到光辐照的作用弱。中国技术专利200710027396. 9采用透明料筒挤出机作为反应装置，使聚合物及其复合材料在熔融状态下接受紫外光辐照，由于加热熔融破坏了聚合物材料的结晶结构，同时提高了聚合物分子的分子运动活性，从而大大提高了熔融聚合物在紫外辐照下的反应活性，提高了紫外辐照的利用率；但该装置中由于采用玻璃料筒作为主要的功能部件，在使用中易碎，因此只能应用于剪切力和搅拌能力相对较弱的单螺杆挤出机，生产效率较低，对于混合程度要求较高的反应体系，难于达到使用要求；且玻璃料筒制造、加工与安装过程的难度高，使用成本较高。单螺杆挤出机可以采用全透明料筒来进行紫外辐照的反应，但是对于混合效果要求较高的场合，单螺杆挤出机的混合效果就难于达到要求。对于工业生产上所采用的双螺杆挤出机，目前的材料和生产工艺还无法制造全透明料筒来完成紫外辐照引发的光化学反应；另外，双螺杆挤出机虽然有真空排气孔，但排气孔一般都设计的很小，也难以应用于紫外辐照引发聚合物的反应过程。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种生产效率高、制造成本低、混合效果好的反应装置，满足双螺杆挤出机中熔融状态下的聚合物在紫外光照射作用下发生光化学反应的要求同时，彻底解决采用玻璃料筒造成筒体易碎，无法应用于双螺杆挤出机的问题的促进聚合物与复合材料发生光化学反应的挤出机。 本技术目的通过如下技术方案实现一种促进聚合物与复合材料发生光化学反应的挤出机，包括双螺杆挤出机和紫外光发生装置；双螺杆挤出机的料筒由十段料筒组成，在距离进料口的第七截料筒上和第八截料筒位置分别设置两个矩形进光孔；进光孔长度为2-4个螺杆直径，宽为1-2个螺杆直径，矩形进光孔上采用石英玻璃进行密封覆盖；紫外光发生装置为发射波长处于190nm 400nm波长紫外光的高压汞灯、碘镓灯或卤素灯；紫外光发生装置安放在进光孔的上方，紫外光发生装置的功率为500瓦 5000瓦之间，安装高度不超过进光孔上表面20-50cm。进一步地，所述进光孔的横向宽度优选为I. 5个螺杆直径。所述进光孔纵向长度优选为3个螺杆直径。所述双螺杆挤出机的螺杆长径比优选为40 I。所述双螺杆挤出机的每截料筒长度优选为4个螺杆直径。所述双螺杆挤出机优选为平行同向旋转双螺杆挤出机。本技术挤出机的料筒上具有两个进光孔，用于熔融后的聚合物及其复合材料材料在挤出过程的同时接受紫外光辐照；挤出机的作用是加热、挤压、混合、输送用于发生光化学反应的聚合物及其复合材料并使之熔融；紫外光发生装置的作用是用来产生光化学反应所需要的紫外光，紫外光发生装置安装在挤出机外部的进光口位置，紫外光通过进光孔照射在聚合物及其复合材料熔体上。固体聚合物及其复合材料从挤出机的加料口进入，此时的聚合物及其复合材料尚处于固体状态，通过螺杆的旋转以及料筒外部加热器的加热作用，固体聚合物及其复合材料被输送至加料口下游，同时聚合物及其复合材料开始熔融变软。挤出机料筒的进光口位于挤出机加料口下游的第七以及第八截料筒上，此时的聚合物及其复合材料已经处于熔融态。进光口形状为矩形，进光孔长度为3个螺杆直径、宽为I. 5个螺杆直径。紫外光是一种高能射线，其波长比可见光短，能量也比可见光高。聚合物及其复合材料分子在紫外光的照射下，可以吸收紫外光的能量并分解产生大分子自由基。紫外光发生装置在实际中以高压汞灯为多，其价格低且发射的紫外光能量高，其他类型的紫外灯如碘镓灯或其它类型的卤素灯也可以产生充足的紫外光，其更容易控制产生发射一些特定波长的紫外光，多用于对一些特定波长的紫外光要求较丰富的场合。本技术中所用的紫外光发生装置可以是发射波长处于190nm 400nm波长紫外光的高压汞灯、碘镓灯或其它卤素灯。本技术中所述紫外光发生装置安装在挤出机外部的料筒进光孔位置，产生的紫外光从料筒的进光孔照射在料筒内已经熔融的聚合物及其复合材料上，聚合物及其复合材料分子吸收紫外光的能量产生自由基，从而开始发生化学反应。料筒内由于两条螺杆的旋转，使得聚合物及其复合材料熔体不停的翻转混合，接受紫外光辐照的聚合物及其复合材料熔体表面可以持 续更新，提高了紫外光的能量利用率；同时由于螺杆的混合，使得聚合物及其复合材料辐照表面的自由基可以进入到熔体内部，提高了化学反应的均匀程度。本技术中所述紫外光发生装置产生与挤出机内螺杆之间要留出一定的距离，这样一方面便于安装，同时还可以起到保护紫外灯作用，紫外灯与挤出机内螺杆之间的距离为20cm-50cm，以提高紫外光的利用率。与现有技术相比较，本技术具有以下有益效果(I)本技术在距离进料口的第七截料筒上和第八截料筒位置分别设置两个矩形进光孔；进光孔长度为2-4个螺杆直径，宽为1-2个螺杆直径，紫外光发生装置安放在进光孔的上方，紫外光发生装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种促进聚合物与复合材料发生光化学反应的挤出机，其特征在于包括双螺杆挤出机和紫外光发生装置；双螺杆挤出机的料筒由十段料筒组成，在距离进料口的第七截料筒上和第八截料筒位置分别设置两个矩形进光孔；进光孔长度为2-4个螺杆直径，宽为1-2个螺杆直径，矩形进光孔上采用石英玻璃进行密封覆盖；紫外光发生装置为发射波长处于190nm 400nm波长紫外光的高压汞灯、碘镓灯或卤素灯；紫外光发生装置安放在进光孔的上方，紫外光发生装置的功率为500瓦 5000瓦之间，安装高度不超过进光孔上表面20_50cm。2.根据权利要求I所述的促进聚合物与复合材料发生光...

【专利技术属性】
技术研发人员：何光建，曹贤武，殷小春，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：