一種強剪切力化學反應器的螺桿與料筒結構制造技術

一種強剪切力化學反應器的螺桿與料筒結構是在熔融段后端面連通有強剪切段及其強剪切段中的螺桿在料筒內旋轉實現強剪切和輸送結構；所述強剪切段中螺桿螺棱與料筒螺槽是螺線型結構與直線型結構的組合結構；所述螺桿螺棱與料筒螺槽的頭數為5；所述螺桿螺棱與料筒螺槽的升角為40°；所述螺桿螺棱與料筒螺槽的寬度為10時，螺桿螺棱高度是4.5mm，料筒螺槽深度是2mm；且螺桿螺棱與料筒螺槽的旋轉方向相反。本發明專利技術螺桿螺棱與料筒螺槽采用螺線型和直線型相結合結構，將化學反應器對熔融態高分子材料的剪切性能提高了100%。

【技術實現步驟摘要】
一種強剪切力化學反應器的螺桿與料筒結構
本專利技術涉及一種擠出機的螺桿與料筒結構，尤其是一種用于擠出機的具有強剪切力的螺桿與料筒結構。
技術介紹
熱熔膠作為一種加熱后能夠獲得粘結流動性的熱粘膠。其主要特點是粘結強度高，根據不同的使用場合來選擇不同的熱熔膠。由聚烯烴分子斷鏈與馬來酸酐接枝制備的熱熔膠對于金屬和非金屬都具有一定的粘結性。粘結性能的好壞取決于熱熔膠制備時，接枝反應的程度，而接枝反應的程度又取決于聚烯烴分子的斷鏈程度。因此，提高高分子聚合物分子鏈的斷鏈程度，對熱熔膠產品的性能有著重要的意義。公開號為CN1130545A公開了一種“力化學反應器”的專利技術專利，運用高分子在應力作用下進行化學反應的基本原理，借鑒中國傳統石磨的構思和結構，專利技術了可用于聚合物及填料的粉碎、混合及力化學反應的磨盤形力化學反應器。該反應器在加工過程中，可提供較大的擠壓和剪切作用，使材料受到各個方向的作用力而破碎。實現了在力場技術條件下制備具有特殊功能和高性能的新材料。但是該專利技術僅對普通高分子聚合物分子鏈的斷鏈改性具有一定的效果，但由于磨盤半徑的限制，會產生兩方面的影響，一方面是轉速受限，另一方面是物料流受剪切的有效行程受限。因此其對物料的剪切效果有限，而且物料若需要充分的剪切，物料需重新添加回來，多次重復加工。專利技術人先前專利技術的“一種強剪切力化學反應器”，公開號為CN103566862A，該反應器是將“磨盤式”的剪切結構引入到“螺旋式”剪切結構，進一步提高了高分子聚合物的熱熔膠產品性能，實現了連續生產的目的。“螺旋式”剪切結構相對于“磨盤式”的剪切結構其旋轉半徑要小很多，因此可以大幅度的提升其旋轉速度。而且“螺旋式”剪切結構增加了物料流受剪切的有效行程，從而使剪切更加充分。因此“螺旋式”剪切結構使得力化學反應器的剪切效果有較大的提升。上述剪切結構對某些高分子材料進行反應加工時，還存在螺紋剪切力不夠，接枝共聚反應不充分，擠出效率低等問題。這是由于力化學反應中，機械力使高分子鏈斷鏈時，其實質是由于物料流所受的速度梯度。速度梯度越大，越有利于分子鏈的斷鏈。而且應改變物料流的運動軌跡，避免部分物料未受到強剪切而流出，使盡可能多的物料受到剪切，提高接枝反應的程度，從而提升熱熔膠產品的性能。因此，需要進一步對其結構進行優化設計，同時進行實驗研究，設計并確定出較佳的設計參數及其完整的技術方案，以進一步提高擠出機對高分子聚合物分子鏈的剪切性能，提高接枝率和擠出率，以適應熱熔膠產品性能的需求。
技術實現思路
本專利技術要解決的具體技術問題是通過對現有剪切力化學反應器的螺桿與料筒結構的改進，進一步提高高分子化學反應器的剪切力，以達到高分子材料在反應器中接枝共聚反應充分，并提供一種強剪切力化學反應器的螺桿與料筒結構。本專利技術的具體任務是通過以下技術方案實現的。一種強剪切力化學反應器的螺桿與料筒結構，包括反應器機架固定的輸送段和熔融段，以及熔融段中螺桿在料筒內旋轉實現剪切和輸送結構；其特征是：在熔融段后端增設有強剪切段及其螺桿在料筒內旋轉實現強剪切結構；所述強剪切段中螺桿螺棱與料筒螺槽是螺線型結構與直線型結構的組合結構；所述螺桿螺棱與料筒螺槽的頭數為5；所述螺桿螺棱與料筒螺槽的升角為40°；所述螺桿螺棱與料筒螺槽的寬度為10mm時，螺桿螺棱高度是4.5mm、料筒螺槽深度是2mm；且螺桿螺棱與料筒螺槽的旋轉方向相反。進一步地，附件技術特征如下。所述螺桿螺棱與料筒螺槽的螺線型與直線型組合結構是直線型結構+螺線型結構、直線型結構+螺線型結構+直線型結構、螺線型結構+直線型結構+螺線型結構。所述螺線型結構與直線型結構的組合結構是螺線型結構+直線型結構+螺線型結構的組合結構時，螺桿螺棱與料筒螺槽的頭數為5，螺桿螺棱與料筒螺槽的升角為40°；所述螺桿螺棱與料筒螺槽的寬度為10mm時，螺桿螺棱高度是4.5mm、料筒螺槽深度是2mm，物料流的剪切速率是1450-s。所述螺線型結構+直線型結構+螺線型結構的螺桿與料筒的組合結構比例是1:1:1。所述螺桿螺棱和料筒螺槽的斷面結構是三角形結構、矩形結構和梯形結構中的一種。本專利技術上述本專利技術所提供的一種強剪切力化學反應器的螺桿與料筒結構，是通過對現有化學反應器的螺桿與料筒結構進行改進，提高了高分子化學反應器中高分子材料的剪切力，使得高分子材料在反應器中接枝共聚的反應更加充分，實現了不同高分子材料在反應器中的接枝共聚反應，與現有技術相比，其優點與積極效果如下：本專利技術的螺桿螺棱與料筒螺槽的組合結構提高了高分子聚合物物料在反應器中的接枝共聚反應效果，將化學反應器對熔融態高分子材料的剪切性能提高了100%。本專利技術的螺桿螺棱和料筒螺槽均采用兩端螺線型，中間直線型的分布排列結構，改變了物料流的運動方式，使剪切發生更加充分，物料輸送更加合理。本專利技術的梯形螺桿螺棱斷面與梯形的料筒螺槽斷面的組合結構還能形成較大的剪切速率梯度，從而形成較強的剪切力場，使高分子聚合物達到更好的斷鏈和接枝效果。本專利技術的梯形螺桿螺棱斷面與梯形的料筒螺槽斷面的組合結構使得高分子聚合物物料在流經該段時，旋向相反的螺桿和料筒的相對運動使得高分子聚合物物料經過更多的剪切次數，以此來達到更好的斷鏈和接枝效果。附圖說明圖1是本專利技術強剪切力化學反應器的結構示意圖。圖2是本專利技術強剪切力化學反應器的螺桿結構示意圖。圖3是本專利技術強剪切力化學反應器的機筒結構示意圖。圖4是本專利技術螺桿螺棱和料筒螺槽斷面形狀為三角形的結構示意圖。圖5是本專利技術螺桿螺棱和料筒螺槽斷面形狀為矩形的結構示意圖。圖6是本專利技術螺桿螺棱和料筒螺槽斷面形狀為梯形的結構示意圖。圖7是本專利技術各種不同螺桿螺棱和料筒螺槽斷面形狀的所有組合示意圖。具體實施方式下面對本專利技術的具體實施方式做出進一步的說明。實施本專利技術上述所提供的一種強剪切力化學反應器的螺桿與料筒結構，是以本專利技術技術方案為前提下進行實施的，所給出的詳細實施方式以及具體操作過程，不限于本專利技術下述的具體實施方式。如附圖所述，圖1是本專利技術螺桿和料筒的結構示意圖，其中，螺桿螺棱右旋，料筒螺槽左旋。圖2、圖3和圖4是本專利技術螺桿螺棱和料筒螺槽斷面形狀分別為三角形結構、矩形結構或梯形結構。圖5是本專利技術螺桿螺棱和料筒螺槽的不同斷面形狀下的各種組合結構。本專利技術的具體實施方式是在現有高分子力化學反應器結構的基礎上，對反應器的結構進行改進，即在原反應器熔融段的端頭增設有強力剪切段，對強力剪切段的螺桿螺棱和料筒螺槽的具體改進如下。一種強剪切力化學反應器的螺桿與料筒結構，包括反應器機架固定的輸送段和熔融段，以及熔融段中螺桿在料筒內旋轉實現剪切和輸送結構；其結構特征是：在熔融段后端增設有強剪切段及其螺桿在料筒內旋轉實現強剪切結構。其中，強剪切段中螺桿螺棱與料筒螺槽采用螺線型結構與直線型結構的組合結構，也可以選用以下三種結構，即直線型結構+螺線型結構、直線型結構+螺線型結構+直線型結構、螺線型結構+直線型結構+螺線型結構，加工采用一般機械加工即可獲得螺線型與直線型的組合結構，在加工中，螺桿螺棱與料筒螺槽的頭數設計為5，螺桿螺棱與料筒螺槽的升角設計為40°，螺桿螺棱與料筒螺槽的寬度設計為10mm時，螺桿螺棱高度設計為4.5mm、料筒螺槽深度設計為2mm；且螺桿螺棱與料筒螺槽的旋轉方向相反。在本專利技術實施方式中本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種強剪切力化學反應器的螺桿與料筒結構，包括反應器機架固定的輸送段和熔融段，以及熔融段中螺桿在料筒內旋轉實現剪切和輸送結構；其特征是：在熔融段后端增設有強剪切段及其螺桿在料筒內旋轉實現強剪切結構；所述強剪切段中螺桿螺棱與料筒螺槽是螺線型結構與直線型結構的組合結構；所述螺桿螺棱與料筒螺槽的頭數為5；所述螺桿螺棱與料筒螺槽的升角為40°；所述螺桿螺棱與料筒螺槽的寬度為10mm時，螺桿螺棱高度是4.5mm、料筒螺槽深度是2mm；且螺桿螺棱與料筒螺槽的旋轉方向相反。

【技術特征摘要】
1.一種強剪切力化學反應器的螺桿與料筒結構，包括反應器機架固定的輸送段和熔融段，以及熔融段中螺桿在料筒內旋轉實現剪切和輸送結構；其特征是：在熔融段后端增設有強剪切段及其螺桿在料筒內旋轉實現強剪切結構；所述強剪切段中螺桿螺棱與料筒螺槽是螺線型結構與直線型結構的組合結構；所述螺桿螺棱與料筒螺槽的頭數為5；所述螺桿螺棱與料筒螺槽的升角為40°；所述螺桿螺棱與料筒螺槽的寬度為10mm時，螺桿螺棱高度是4.5mm、料筒螺槽深度是2mm；且螺桿螺棱與料筒螺槽的旋轉方向相反；所述螺桿螺棱與料筒螺槽的螺線型與直線型組合結構是直線型結構+螺線型結構、直線型結構+螺...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳占春，張帥，李峰，張智春，
申請(專利權)人：太原理工大學，
類型：發明
國別省市：山西;14