CN103587097A - 一种纳米叠层复合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种纳米叠层复合发生装置，主要包括有汇流器、叠层复合发生器和成型装置，汇流器、叠层复合发生器和成型装置前后依次串联。汇流器将来自n个塑化供料装置的n层熔体叠合成一层复合熔体，复合熔体在离开汇流器时沿宽度方向平均分割成m等分，汇流器的出口端与水平方向呈45度；在出口端相互汇流成为n×m层的叠层结构，叠层复合发生器入口熔体通道尺寸与旋转90度的出口的熔体通道尺寸相同；串联k个同样的叠层复合发生器，最后一个叠层复合发生器与成型装置连接。本发明采用熔体分割后旋转90度且入口端均与水平方向呈45°的叠层复合发生装置，重力影响小、层厚均匀、边界层状结构不易损坏，可得到纳米叠层复合多层制品。

Description

一种纳米叠层复合装置
技术领域
本发明属于先进材料加工技术领域，涉及一种能减小重力影响的纳米叠层复合装置。 
背景技术
层状纳米复合材料由于在力学性能、阻隔性能、导电性能、光学性能等方面具有独特的优点，应用前景广泛，从而成为材料领域的热点研究课题，并已取得了一些研究成果，研究者提出了一系列用于制备层状复合高分子材料的多层挤出模具。从目前公开的专利来看，最早有W.J.Shrenk等人申请的美国专利3557265、3565985、3884606，以及后来的中国专利CN1511694A，200610022348.6和郭少云等人的发明专利200610022348.6等。近年来杨卫民等人提出了一项发明专利200910237622.5以及一项实用新型专利200920271878.3，设计了一套纳米叠层复合材料制备装置。其核心内容和技术特征在于其设计的分叠器可将水平入口端的层状矩形熔体分割成多股，然后在模内扭转90°，实现一次的折叠。根据需要可以改变流道的数量以及通过多个分叠器串联使用可得到多层结构的纳米级高分子材料。但是，采用这一技术方案在复合发生器折叠的过程中，由于每次折叠都要旋转90°，在重力的作用下会使得边界上的熔体比中间的要厚，在串联多个层叠复合发生器后这种现象更为明显，从而对边界处的层状结构造成破坏，在一定程度上影响制品的质量。因此，要想获得性能优异的纳米级层状高分子复合材料，还需要寻求更加有效的解决方案，以克服上述不足。 
发明内容
针对现有技术在制备高性能纳米层状复合材料方面的不足，本发明的目的旨在提供一种能够减小重力影响、提高多层结构均匀性的纳米叠层复合发生装置。 
可以实现上述发明目的具体技术方案如下：一种纳米叠层复合装置， 主要包括有汇流器、叠层复合发生器和成型装置，汇流器、叠层复合发生器和成型装置前后依次串联。汇流器将来自n个塑化供料装置的n层熔体叠合成一层复合熔体，所以汇流器有n个入口，复合熔体在离开汇流器时沿宽度方向平均分割成m等分，该汇流器的特征在于出口端与水平方向呈45度；汇流器与叠层复合发生器对接，每一等分在叠层复合发生器中继续向前流动时旋转90度并且展宽m倍，在出口端相互汇流成为n×m层的叠层结构，该叠层结构熔体在叠层复合发生器出口再平均分割成m等分，叠层复合发生器入口熔体通道尺寸与旋转90度的出口的熔体通道尺寸相同；再对接一个同样的旋转90度的叠层复合发生器，则可得到n×m×m层结构；如果串联k个同样的叠层复合发生器，则可得到n×mk层的多层结构复合材料（n和m为不小于2的整数，k为不小于1的整数），最后一个叠层复合发生器的熔体在出口不再分割，与成型装置连接后经过成型装置得到最终制品。 
本发明一种纳米叠层复合装置，纳米叠层复合发生器的入口端与水平呈45°，出口端与入口端呈90°,能减小重力影响，汇流器与成型装置的出入口均与叠层复合发生器的出入口相配合。本发明可以减少复合叠层过程中重力的影响，提高多层结构的均匀性，提高复合叠层制品的质量。 
本发明可广泛应用于制备各种熔融共混加工的层状纳米复合材料，如高分子复合材料领域既可直接生产薄膜、板材和型材料，也可生产母粒，还可以推广应用到在陶瓷基复合材料、金属基复合材料等领域。 
附图说明
图1是本发明一种纳米叠层复合装置（挤出成型）的外观结构示意图。 
图2是本发明一种纳米叠层复合装置叠层复合发生器中熔体旋转90°示意图。 
图3是本发明一种纳米叠层复合装置中熔体旋转90°的轨迹示意图。 
图4是本发明一种纳米叠层复合装置叠层复合发生器中外观结构示意图。 
图中：1、汇流器；2、叠层复合器；3、成型装置；2-1、汇流器内的n层高分子熔体；2-2、分叠流道；2-3、叠层结构的熔体；4、入口与水平方向呈45°的纳米叠层复合发生器内熔体流动轨迹；5、纳米叠层复合装置的外观示意图；5-1、叠层复合器入口；5-2、叠层复合器出口。 
具体实施方式
本实施例公开的一种纳米叠层复合装置，能减小重力的影响，整体外形如附图1所示，包括有汇流器1、叠层复合发生器2和成型装置3，它们前后依次串联。所述叠层复合发生器3的主要功能结构是将来自n个塑化供料装置的高分子熔体经汇流器2汇集成汇流器内的n层高分子熔体2-1，各层熔体的厚度相同，汇流器内的n层高分子熔体2-1在离开出口端与水平方向呈45°的汇流器1时沿宽度方向平均分割成m等分，每一等分在叠层复合器分叠流道2-2中继续向前流动时旋转90度并且展宽m倍，在出口端相互汇流成为n×m层的叠层结构的熔体2-3。图2是叠层复合发生器2中某段熔体旋转90度展宽示意图。 
本发明一种纳米叠层复合装置，叠层复合发生器中熔体流动的轨迹如附图3所示，入口端与水平方向呈45°的叠层复合发生器中的熔体扭转高度差比出口在任何角度的高度差都要小，所以受重力的影响最小。 
本发明一种纳米叠层复合装置，叠层复合发生器2的外观形状如附图4所示，叠层复合器入口5-1与水平方向呈45°，叠层复合器出口5-2与叠层复合器入口5-1呈90°。流道加工可采用电镀的方法，或将叠层复合器2剖切成片，每片采用数控加工获得所需的流道形状，分片加工后再组装成叠层复合器2。 
本发明一种纳米叠层复合装置，在汇流器内的n层高分子熔体2-1在离开汇流器2时不分割，该熔体在进入叠层复合器2后先平均分割成m等分（图2中m为4），然后每一等分在叠层复合发生器分叠流道2-2中继续向前流动时旋转90度并且展宽m倍，在出口端相互汇流成为n×m层的叠层结构的熔体 2-3，叠层结构的熔体2-3在离开叠层复合发生器2时不分割，这样k个叠层复合发生器2对接后与成型装置连接后得到制品，成型装置3的熔体入口与叠层复合发生器2的熔体出口形状形同，熔体在成型装置3中逐渐过渡到口模需要的截面尺寸，最后获得挤出制品。图3是本发明核心部件叠层复合发生器2的出入口端的一种实施方案。这种结构形式使得熔体在分割扭转的过程中受到重力的影响较小，提高了多层结构熔体的均匀性，在一定程度上保证边界处的多层结构不受到损坏，提高了制品的质量。 

Claims (1)

1.一种纳米叠层复合装置，其特征在于：主要包括有汇流器、叠层复合发生器和成型装置，汇流器、叠层复合发生器和成型装置前后依次串联，汇流器将来自n个塑化供料装置的n层熔体叠合成一层复合熔体，复合熔体在离开汇流器时沿宽度方向平均分割成m等分，汇流器的出口端与水平方向呈45度；汇流器与叠层复合发生器对接，每一等分在叠层复合发生器中继续向前流动时旋转90度并且展宽m倍，在出口端相互汇流成为n×m层的叠层结构，叠层结构熔体在叠层复合发生器出口再平均分割成m等分，叠层复合发生器入口熔体通道尺寸与旋转90度的出口的熔体通道尺寸相同；再对接一个同样的旋转90度的叠层复合发生器，则可得到n×m×m层结构；串联k个同样的叠层复合发生器，得到n×mk层的多层结构复合材料，最后一个叠层复合发生器与成型装置连接。
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