CN102962975B - 高分子产品的加工设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高分子产品的加工设备以及方法，该设备包括挤出机和助剂进料装置，所述的助剂进料装置为至少2个；所述的助剂进料装置包括助剂加料漏斗、第一气动阀、储罐、第二气动阀和计量称搅拌器；所述的助剂加料漏斗通过管线与所述的储罐连接，第一气动阀安装在助剂加料漏斗与储罐之间的管线上；所述的储罐通过管线与所述的计量称搅拌器的计量称加料口连接，第二气动阀安装在储罐与计量称搅拌器的计量称加料口之间的管线上;所述的计量称搅拌器通过管线与所述的挤出机的出料口连接。采用本发明的加工设备，可以实时切换不同助剂，以对高分子产品进行在线改性。

Description

高分子产品的加工设备及方法

技术领域

本发明涉及一种高分子产品的加工设备以及方法，尤其是涉及改性聚丙烯的加工设备以及加工方法。

背景技术

高分子产品经常采用挤出设备进行加工成型，而进料装置是挤出装置的必要设备。申请号为200420016218.8的中国专利公开了一种螺杆挤压造粒机用进料装置,包括以下部件：首尾相连的进料斗、输送螺旋和落料筒,进料斗上增设密闭的上料斗及控制阀门,进料斗、上料斗、落料筒分别为密闭容器体并分别带有进排气接口,进料斗、输送螺旋、落料筒之间密封连接。通过该装置与螺杆挤压造粒机配套后,便使造粒机具备了抽真空和充注氮气之功能。

又如,申请号为98808773.1的中国专利申请公开了一种橡胶、塑料及化学纤维等材料加工用的挤出机喂料装置，包括用于供物料进入喂料装置的进料口;沿物料传送方向延伸的螺杆,该螺杆上形成有螺旋纹,用以通过转动传送由进料口送入的物料,设置在进料口处的沿物料传送方向延伸的喂料辊,喂料辊上形成有螺旋纹,所述喂料辊上的螺旋纹与所述螺杆上的螺旋纹形成非紧密啮合。

再如，申请号为201110128287.2的中国专利申请公开了一种双螺杆挤出机自动喂料装置,包括烘干搅拌机、储料槽、混料机和料斗,烘干搅拌机的下料口与储料槽相连通,储料槽通过输料管道与混料机进料口相连接,输料管道中设有将储料槽内物料输送到混料机内的输料机构,混料机的出料口通过管道与料斗相连通,该装置的喂料方法包括干燥、自动输料、混料、喂料。采用上述结构，输料机构根据需要自动将储料槽内物料输送到混料机内,混料后自动将混合料输送到料斗,进而送入双螺杆挤出机，大量节省了人力,提高工作效率。

上述挤出设备的进料装置均为单一的进料装置，无法满足日益增加的高分子产品差异化加工的要求。例如，工业抗冲聚丙烯的生产通常是在双螺杆挤出机加料口进行增加刚性助剂的添加，最终得到抗冲聚丙烯产品的生产。这种通用的方法切实可行，但是，只能够满足对刚性单一需求的客户。但纵观聚丙烯下游庞大的加工应用市场，种类繁多的加工应用领域，在应用同一类牌号的抗冲聚丙烯时，下游加工应用客户对抗冲聚丙烯的刚性有着不同的使用要求。为了使得抗冲聚丙烯具有更广泛的应用领域，符合市场实际应用需求，需要调整抗冲聚丙烯的刚性。因此，现实中存在在同一设备上生产多种高分子产品（例如多种刚性的抗冲聚丙烯）的迫切需求。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种高分子产品的加工设备，其可以实现在同一设备上生产多种性能的高分子产品。例如，通过上述设备，可以生产多种最终综合性能不同的抗冲聚丙烯产品。

本发明的另一个目的在于提供一种高分子产品的加工方法，其可以满足在同一设备上生产多种性能的高分子产品的需求。例如，可以生产多种最终综合性能不同的抗冲聚丙烯产品。

为此，本申请的发明人进行了锐意研究，发现如下技术方案可以实现本发明的目的。

本发明提供一种高分子产品的加工设备，包括挤出机和助剂进料装置，所述的助剂进料装置为至少2个；

所述的助剂进料装置包括助剂加料漏斗、第一气动阀、储罐、第二气动阀和计量称搅拌器；

所述的助剂加料漏斗通过管线与所述的储罐连接，第一气动阀安装在助剂加料漏斗与储罐之间的管线上；

所述的储罐通过管线与所述的计量称搅拌器的计量称加料口连接，第二气动阀安装在储罐与计量称搅拌器的计量称加料口之间的管线上;

所述的计量称搅拌器通过管线与所述的挤出机的出料口连接。

根据本发明所述的加工设备，优选地，所述的助剂进料装置为3～5个。

根据本发明所述的加工设备，优选地，所述的助剂进料装置还包括抽气风机和第一过滤器，所述的抽气风机与所述的第一过滤器连接，所述的第一过滤器和所述的助剂加料漏斗连接。

根据本发明所述的加工设备，优选地，所述的助剂进料装置还包括第二过滤器，所述的第二过滤器安装在所述的计量称搅拌器的计量称加料口上。

根据本发明所述的加工设备，优选地，所述的挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。

根据本发明所述的加工设备，优选地，所述的高分子产品为抗冲聚丙烯。

本发明还提供一种使用本发明的加工设备加工高分子产品的方法，包括如下步骤：

（1）将助剂放入助剂进料装置的助剂加料漏斗中；

（2）通过控制第一气动阀，将助剂从助剂加料漏斗引入储罐；

（3）通过控制第二气动阀，将助剂从储罐引入计量称搅拌器，助剂在计量称搅拌器中混合；

（4）混合后的助剂通过管线进入挤出机，并在挤出机中与高分子材料混合，挤出后形成高分子产品。

根据本发明所述的方法，优选地，通过控制第一气动阀和第二气动阀，以实现其中一个助剂进料装置自动打开和自动进料时，另外的助剂进料装置关闭。

根据本发明所述的方法，优选地，所述的高分子产品为抗冲聚丙烯，所述的助剂包括抗氧剂和成核剂。

根据本发明所述的方法，优选地，所述的助剂为固体添加剂。

采用本发明的加工设备，由于在挤出机加料口设置至少2个助剂进料装置，因而可以实时切换不同助剂，以对高分子产品进行在线改性。此外，采用本发明的方法，可以方便地切换不同助剂，从而生产出多种最终综合性能不同的高分子产品，例如，三种最终综合性能不同的抗冲聚丙烯产品。

附图说明

图1为实施例1的加工设备的助剂进料装置示意图。

在图1中，附图标记说明如下：

1—抽气风机；2—第一过滤器；3—助剂加料漏斗；4—第一气动阀；5—储罐；6—第二过滤器；7—计量称加料口；8—计量称搅拌器；9—电机；10—第二气动阀。

具体实施方式

本发明提供一种高分子产品的加工设备。在本发明中，高分子产品的原料包括高分子材料，高分子材料包括但不限于聚烯烃、聚苯乙烯、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚（甲基）丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、或聚乙烯醇等等。在本发明中，聚烯烃优选包括聚丙烯、聚乙烯、或聚丁烯等。在本发明中，高分子产品优选为改性聚丙烯产品，更优选为抗冲聚丙烯产品。

在本发明中，用于改性高分子材料的助剂是本领域所熟知的那些，例如抗氧剂、成核剂等。以抗冲聚丙烯为例，通过添加成核剂可以改善聚丙烯的结晶性能，从而获得不同刚性的抗冲聚丙烯。此外，采用抗氧剂和成核剂复配的技术可以提高助剂添加的均一性。聚丙烯的抗氧剂、成核剂是本领域所已知的那些，这里不再赘述。在本发明中，所述的助剂优选为固体添加剂。

在本发明中，高分子产品的加工设备包括挤出机和助剂进料装置。挤出机是本领域所熟知的那些，例如活塞式挤出机或螺杆挤出机。优选地，本发明的挤出机为螺杆挤出机。更优选地，本发明的挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。这样可以保证物料充分的熔融，并保证高分子材料与助剂之间混合均匀。本发明的设备尤其适合于聚烯烃的改性加工，更适合于抗冲聚丙烯的改性加工。本发明的挤出机的结构是本领域所熟知的那些。例如，包括机筒、和在机筒内的螺杆，机筒上设置有加料口。

在本发明的加工设备中，挤出机设有加料口，该加料口与助剂进料装置连接。这样可以保证助剂与高分子材料在挤出机内充分的混合。在本发明中，所述的助剂进料装置为至少2个，更优选为至少3个，最优选为3～5个。这样可以实现在同一设备上制备不同性能的高分子产品。

本发明的助剂进料装置包括助剂加料漏斗、第一气动阀、储罐、第二气动阀和计量称搅拌器等部件。助剂加料漏斗通过管线与储罐连接，第一气动阀安装在助剂加料漏斗与储罐之间的管线上。助剂加料漏斗作为助剂的入口，用于提供助剂。第一气动阀可以开启或关闭，用于控制助剂的流动。第一气动阀开启时，助剂被引入储罐中，第一气动阀关闭时，助剂停留在助剂加料漏斗中。

本发明的助剂进料装置还可以包括抽气风机和第一过滤器。抽气风机与第一过滤器连接，第一过滤器和助剂加料漏斗连接。这样可以除去助剂加料漏斗中的细小颗粒和挥发份等，改善加工环境。

在本发明的助剂进料装置中，储罐通过管线与所述的计量称搅拌器的计量称加料口连接，第二气动阀安装在储罐与计量称搅拌器的计量称加料口之间的管线上。储罐用于存储来自助剂加料漏斗的助剂，作为助剂进入计量称搅拌器之前的缓冲器。第二气动阀可以开启或关闭，用于控制助剂的流动。第二气动阀开启时，助剂通过计量称加料口被引入计量称搅拌器中，第二气动阀关闭时，助剂停留在储罐中。

本发明的助剂进料装置还可以包括第二过滤器。第二过滤器安装在计量称搅拌器的计量称加料口上。第二过滤器用于排气并过滤助剂中的细小颗粒（如粉尘）。

在本发明的加工设备中，计量称搅拌器通过管线与所述的挤出机的出料口连接，从而实现助剂进料装置与挤出机的连接。

在本发明的加工设备中，所述的助剂进料装置可以自动关闭、自动进料和自由切换，主要通过第一气动阀和第二气动阀的配合使用来实现上述功能。例如，其中一个助剂进料装置自动打开和自动进料时，另外的助剂进料装置关闭。以本发明的加工设备包含3个助剂进料装置A、B、C为例进行说明。当助剂进料装置A自动打开和自动进料时，助剂进料装置B、C关闭，则此时只有助剂进料装置A中的助剂进入加工设备，以对高分子材料进行改性。当助剂进料装置B自动打开和自动进料时，助剂进料装置A、C关闭，则此时只有助剂进料装置B中的助剂进入加工设备，以对高分子材料进行改性。

本发明还提供一种高分子产品的加工方法，包括的主要步骤为：（1）将助剂放入助剂进料装置的助剂加料漏斗中；（2）通过控制第一气动阀，将助剂从助剂加料漏斗引入储罐；（3）通过控制第二气动阀，将助剂从储罐引入计量称搅拌器，助剂在计量称搅拌器中混合；（4）混合后的助剂通过管线进入挤出机，并在挤出机中与高分子材料混合，挤出后形成高分子产品。本发明的加工方法中，助剂进料装置至少为2个。相应地，第一气动阀和第二气动阀也至少为2套，即每1套助剂进料装置带有1套第一气动阀和第二气动阀。通过控制至少2套的第一气动阀和第二气动阀，可以容易地实现其中一个助剂进料装置自动打开和自动进料时，另外的助剂进料装置关闭。

以本发明的加工设备包含3个助剂进料装置A、B、C为例进行说明。通过控制助剂进料装置A的第一气动阀和第二气动阀将助剂进料装置A自动打开和自动进料，同时通过控制助剂进料装置B、C的第一气动阀和第二气动阀将助剂进料装置B、C自动关闭，此时，只有助剂进料装置A中的助剂进入加工设备，以对高分子材料进行改性获得高分子产品A。然后通过控制助剂进料装置B的第一气动阀和第二气动阀将助剂进料装置B自动打开和自动进料时，并通过控制助剂进料装置A、C的第一气动阀和第二气动阀将助剂进料装置A、C自动关闭，此时，只有助剂进料装置B中的助剂进入加工设备，以对高分子材料进行改性获得高分子产品B。其它的控制方式，以此类推。

在本发明的加工方法中，所述的高分子产品所使用的高分子材料和助剂如前所述，这里不再赘述。

以下将结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明，但本发明并不限于此。

以下实施例中所使用的高分子材料为聚丙烯，神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司的聚丙烯2500H。

固体添加剂a、b、c分别为滑石粉、50wt%苯甲酸铝和50wt%抗氧剂1010的混合物、云母。

双螺杆挤出机的各个区段（C1～C9）的温度为：

C1的温度为常温；

C2～C 9的温度依次为240、265、265、265、260、265、265、280℃。

实施例1

图1给出了一种高分子产品的加工设备的助剂进料装置示意图。高分子产品的加工设备包括双螺杆挤出机（图1中未给出），还包括3个助剂进料装置A、B、C。助剂进料装置A、B、C的各自的计量称搅拌器分别通过管线与双螺杆挤出机的加料口连接。对于每一个助剂进料装置，抽气风机1与第一过滤器2连接，第一过滤器2与助剂加料漏斗3连接，助剂加料漏斗3通过管线与储罐5连接，第一气动阀4安装在助剂加料漏斗3与储罐5之间的管线上。储罐5通过管线与计量称搅拌器8的计量称加料口7连接，第二气动阀10安装在储罐5与计量称搅拌器8的计量称加料口7之间的管线上。计量称搅拌器8的计量称加料口7上设有第二过滤器6。计量称搅拌器8通过电机9来驱动。

在3个助剂进料装置A、B、C的助剂加料漏斗中分别加入固体添加剂a、b、c。

将助剂进料装置A的第一气动阀4和第二气动阀10自动打开，同时将助剂进料装置B、C的第一气动阀和第二气动阀自动关闭，此时，只有助剂进料装置A中的固体添加剂a进入挤出机，在挤出机中与高分子材料混合均匀，进而挤出成型、造粒，从而得到抗冲聚丙烯颗粒A。抗冲聚丙烯颗粒A的弯曲模量达到900MPa以上。

然后，将助剂进料装置B的第一气动阀和第二气动阀自动打开，并将助剂进料装置A、C的第一气动阀和第二气动阀自动关闭，此时，只有助剂进料装置B中的固体添加剂b进入挤出机，在挤出机中与高分子材料混合均匀，进而挤出成型、造粒，从而得到抗冲聚丙烯颗粒B。抗冲聚丙烯颗粒B为的弯曲模量达到1000MPa以上。

实施例2

除了在每一个助剂进料装置中，抽气风机1与助剂加料漏斗3之间不设置第一过滤器2之外，其他条件与实施例1相同。

实施例3

除了在每一个助剂进料装置中，抽气风机1与助剂加料漏斗3之间不设置第一过滤器2以及计量称搅拌器8的计量称加料口7上不设有第二过滤器6之外，其他条件与实施例1相同。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (8)

1.一种高分子产品的加工设备，其特征在于，包括挤出机和助剂进料装置，所述的助剂进料装置为至少2个；

所述的助剂进料装置包括助剂加料漏斗、第一气动阀、储罐、第二气动阀和计量称搅拌器；

所述的助剂加料漏斗通过管线与所述的储罐连接，第一气动阀安装在助剂加料漏斗与储罐之间的管线上；

所述的储罐通过管线与所述的计量称搅拌器的计量称加料口连接，第二气动阀安装在储罐与计量称搅拌器的计量称加料口之间的管线上；

所述的计量称搅拌器通过管线与所述的挤出机的加料口连接；

所述的助剂进料装置还包括抽气风机和第一过滤器，所述的抽气风机与所述的第一过滤器连接，所述的第一过滤器和所述的助剂加料漏斗连接；

所述的助剂进料装置还包括第二过滤器，所述的第二过滤器安装在所述的计量称搅拌器的计量称加料口上，用于排气并过滤助剂中的细小颗粒。

2.根据权利要求1所述的加工设备，其特征在于，所述的助剂进料装置为3～5个。

3.根据权利要求1或2所述的加工设备，其特征在于，所述的挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。

4.根据权利要求1或2所述的加工设备，其特征在于，所述的高分子产品为抗冲聚丙烯。

5.一种使用权利要求1～4任一项所述的加工设备加工高分子产品的方法，包括如下步骤：

(1)将助剂放入助剂进料装置的助剂加料漏斗中；

(2)通过控制第一气动阀，将助剂从助剂加料漏斗引入储罐；

(3)通过控制第二气动阀，将助剂从储罐引入计量称搅拌器，助剂在计量称搅拌器中混合；

(4)混合后的助剂通过管线进入挤出机，并在挤出机中与高分子材料混合，挤出后形成高分子产品。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过控制第一气动阀和第二气动阀，以实现其中一个助剂进料装置自动打开和自动进料时，另外的助剂进料装置关闭。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述的高分子产品为抗冲聚丙烯，所述的助剂包括抗氧剂和成核剂。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的助剂为固体添加剂。