CN103157541B - 一种热塑性高分子材料粉碎的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于有机高分子材料超微细粉末粉碎技术领域，本发明提供了一种热塑性高分子材料粉碎的生产工艺，是利用热塑性高分子材料具有冷脆性的物理特性，选择合适的超低温的液态气体作为冷媒，通过液态气体吸热气化将热塑性高分子材料冷却到最佳的冷脆性温度。本发明的工艺得到的热塑性高分子材料粉碎细度在120目以上的成品得率≥90%。本发明的工艺摆脱了其他粉碎技术如化学方法的污染环境、传统涡流粉碎技术的粉尘、嗓声大等等缺点，而且利用液态气体与物料的热交换自然降温和形成喷射压力，节约了能源。

Description

一种热塑性高分子材料粉碎的生产工艺

技术领域

本发明属于有机高分子材料超微细粉末粉碎技术领域，具体涉及一种热塑性高分子材料粉碎的生产工艺。

背景技术

各种热塑性高分子粉末材料由于其良好的溶（熔）性能、粘结性能、化学性能、机械性能，在建筑材料、石油开采、粉末涂料、油墨、热塑性树脂改性等领域得到广泛应用。

经多方面实验证实，热塑性高分子粉末材料的物理和化学特性与其颗粒微细度相关，热塑性高分子粉末材料粉末的颗粒越细，其表面积越大，溶解性、化学反应性等物理和化学特性明显提高，溶解速度越快，溶解性能越好，化学反应性速度越快，应用更方便，目前高分子材料粉末应用领域广泛，对粉末细度要求越来越高，特别是在建材、食品、医药、高分子材料改性等领域中的使用的热塑性高分子材料的细度要求≥120目。

由于热塑性高分子材料常温中韧性好，采用现有的粉碎技术要获得超微粉末粉碎难度高、对设备要求苛刻，目前被广泛使用的传统粉碎技术或一般冷却粉碎技术在热塑性高分子材料的粉碎中，其粉末细度达不到要求、而且细粉得率低、生产效率低、成本高，甚至对某些低熔点、脆化温度低的热塑性高分子材料粉碎细度达不到要求。影响了热塑性高分子粉末在材料改性等领域中的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热塑性高分子材料粉碎的生产工艺，该工艺制得的热塑性高分子材料超微细粉末细度高、成本低，效率高、尤其对于某些低熔点、脆化温度低的热塑性高分子材料也能够粉碎至超微细粉末。

本发明采取的技术方案：

1、利用热塑性高分子材料具有冷脆性的物理特性，选择合适的超低温的液态气体作为冷媒，通过液态气体吸热气化将热塑性高分子材料冷却到最佳的冷脆性温度。

2、利用气体方程式中气体质量、温度、体积、压力关系，根据高分子材料最佳的冷脆性温度。合理选择超低温的液态气品种、进口压力、温度，按高分子材料最佳的冷脆性温度要求将液态气体作吸热等压膨胀，由于物料的脆性温度时的液态气体的温度的饱和蒸汽压力与进口液态气体的温度的饱和蒸汽压力差很大（见表1），必须将超压的气体排除才能保证液态气体作吸热等压膨胀。确保热塑性高分子材料冷却到最佳的冷脆性温度。

用吸热等压膨胀冷却方法冷脆性温度在-140℃的热塑性高分子材料也可以粉碎。

表1：液氮的饱和蒸汽压力和温度的关系

温度(℃)	压力(MPa)
		-205.00	0.029155
-200.00	0.059842
		-195.00	0.11117
-190.00	0.19067
		-185.00	0.30660
-180.00	0.46767
		-175.00	0.68299
-170.00	0.96198
		-165.00	1.3146
-160.00	1.7516
		-155.00	2.2854
-150.00	2.9329

3、利用卸压的低温气体通过喷嘴将低温的物料喷射到粉碎装置，保持物料始终处于低温最佳脆性状态进行粉碎，从而保证热塑性高分子材料粉碎细度≥120目，得率≥90%。（见表2）

表2:粉末粉碎细度的分布情况

细度（微米）	215	200	155	125	120	105	95	80	65
										过筛率（%）	100	99	98	95	93	90	86	81	70
细度（微米）	50	40	30	25	20	15	10	5	1

过筛率（%）

59

48

38

29

21

14

7

2.1

0.09

本发明提供了一种热塑性高分子材料粉碎的生产工艺，该生产工艺包括：

A）将要粉碎的热塑性高分子材料（也称“物料”）与-140℃以下的液态气体置入物料冷却流化装置（也称“耐压物料冷却迴旋装置”）内；

B）在物料冷却流化装置内，液态气体吸收热塑性高分子材料的热量后迅速气化，使热塑性高分子材料降温，（这是一个热交换的物理过程，使热塑性高分子材料迅速达最佳粉碎脆性的低温状态）液态气体吸收热塑性高分子材料的热量进行吸热气化膨胀后产生的气体与大颗粒状热塑性高分子材料混和并在装置内作上浮运动，和物料形成紊流状态，在装置内相互碰撞，及与装置内壁碰撞力的作用下热塑性高分子材料进行了初步的粉碎；

C）利用卸压的低温气体（液态气体卸压后产生的气体）通过喷嘴将低温的物料喷射到粉碎装置，继续反复撞击、摩擦、剪切、粉碎，并在喷射粉碎装置的紊流中被多次粉碎，物料碰撞过程中产生的热量由低温气体吸收，低温气体继续吸热膨胀，保持物料始终处于低温最佳硬脆性，从而保证能彻底粉碎物料。

最终，热塑性高分子材料的细度达到120目以上。

所述的热塑性高分子材料，是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚甲醛、聚酰胺、聚苯醚、氯化聚醚等。

所述的液态气体是液氮。

本发明特别适用于耐热性不高、热稳定性差、熔点低、低温脆化温度大于-140℃的热塑性合成高分子材料的超细粉末的生产。

本发明的技术效果如下：

本发明的热塑性高分子材料粉碎工艺技术摆脱了其他粉碎技术如化学方法的污染环境、传统涡流粉碎技术的粉尘、嗓声大等等缺点，而且利用液态气体与物料的热交换自然降温和形成喷射压力，节约了能源。

本发明的技术工艺过程是一个物理过程，不加入其他有害物质，液态气体最终稀释于大气中对环境无害；而整个粉碎过程处于密闭装置之中，对环境无粉末污染影响。

本发明的工艺技术在热塑性高分子材料粉碎过程，其物料温度始终处于较稳定的最佳低温脆性状态，使其粉碎效果十分理想，生产效率极大提高，成本降低，可以使热塑性高分子材料更广泛地应用于各个领域。

使热塑性高分子材料在一定条件下能获得更好冷脆性的工艺技术，使热塑性高分子材料的温度持续降低使之迅速达到最佳的冷脆粉碎状态，从而获得热塑性高分子材料超微细粉末，大大提高生产效率，并能在相应产品中得到广泛应用。

附图说明

图1是本发明的热塑性高分子材料粉碎的生产工艺的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。应理解这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的应用范围。

实施例1：本发明的热塑性高分子材料粉碎的生产工艺

如图1所示，首先选定一种要粉碎的热塑性高分子材料作为物料，将“物料（热塑性高分子材料）2”和“液态气体储罐1”中的液态气体（可以是液氮）注入“物料冷却流化装置3”中，此时液态气体吸收物料热量迅速气化，体积变大，而物料温度也迅速降低,使其温度及性状处于脆硬性状态，这是一个液态气体吸热体积变大形成压力、物料降温硬脆的热交换过程。此时，液态气体迅速气化产生的上升动力，使已处于低温硬脆性的物料和低温气体充分混和，且在装置内作上浮紊流运动，运动时，压力作用下的低温物料之间相互碰撞并同时撞击装置内壁，既使物料迅速达到最佳低温的硬脆性，又对物料进行了初步粉碎。在“物料冷却流化装置3”中液态气体作吸热等压膨胀，在物料的脆性温度时，液体气体的饱和蒸汽压力升高很快，为了保证液态气体在“物料冷却流化装置3”作吸热等压膨胀，必须将超压的气体排除。

利用“物料冷却流化装置3”卸压的低温气体通过喷嘴将低温的物料喷射到“喷射粉碎装置4”继续反复撞击、摩擦、剪切、粉碎，并在“喷射粉碎装置4”的紊流中被经多次粉碎，物料碰撞过程中产生的热量由低温气体吸收，保持物料始终处于低温最佳硬脆性，从而保证能彻底粉碎物料。

然后进入“筛选5”、“筛余物进行超细粉末加工6”和“再筛选7”、“检验8”、“包装9”等工艺环节。

实施例2：聚乙烯粉碎的生产工艺

聚乙烯的耐低温性很好，脆化温度可达-50℃以下，随分子量的增大，最低可达-140℃。聚乙烯的分子量越高，支化越多，其脆化点越低．采用液氮作冷媒完全可以达到冷却要求（见表1）。

如表1所示，冷媒进口压力控制在8kg温度在-170℃可以保证将物料冷却到-140℃以下。

液态气体吸收物料热量后进行等压膨胀，利用冷媒等压膨胀压力与物料脆化温度时的压力差为喷射动力，喷射口压力控制在＜7-8kg。

将工业级聚乙烯颗粒和-160度的液氮注入“物料冷却流化装置3”（该装置为本公司研发自己制造设备耐压物料冷却迴旋装置）中，作吸热等压膨胀，利用“物料冷却流化装置3”卸压的低温气体通过喷咀将低温的物料喷射到“喷射粉碎装置4”，在低温气体混和下保持低温的物料在压力作用下，继续被撞击粉碎，在“喷射粉碎装置4”的紊流中被经多次喷射粉碎。

产品质量：制得的聚乙烯超微细粉末，细度在120目以上（粒径小于125微米），成品得率90%以上，如表2所示。

实施例3：聚乙烯醇粉碎的生产工艺

实施的方法同实施例2，其中的热塑性高分子材料改为聚乙烯醇；冷媒等压膨胀温度调整为-40℃；喷射口压力为7.5kg；粉末细度120目以上的成品得率95%。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (1)

1.一种热塑性高分子材料粉碎的生产工艺，该生产工艺包括以下步骤：

A)将要粉碎的热塑性高分子材料与-140℃以下的液态气体置入物料冷却流化装置内；

B)在物料冷却流化装置内，液态气体吸收热塑性高分子材料的热量后迅速气化，使热塑性高分子材料降温，液态气体吸收热塑性高分子材料的热量进行吸热气化膨胀后产生的气体与大颗粒状热塑性高分子材料混和并在装置内作上浮运动，和物料形成紊流状态，在装置内相互碰撞，及与装置内壁碰撞力的作用下热塑性高分子材料进行了初步的粉碎；

C)利用卸压的低温气体通过喷嘴将低温的物料喷射到粉碎装置，继续反复撞击、摩擦、剪切、粉碎，并在喷射粉碎装置的紊流中被多次粉碎，物料碰撞过程中产生的热量由低温气体吸收，低温气体继续吸热膨胀，保持物料始终处于低温最佳硬脆性，从而保证能彻底粉碎物料；

其中所述的热塑性高分子材料，是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚甲醛、聚酰胺、聚苯醚或氯化聚醚；

其中所述的液态气体是液氮。