CN107245141A - 一种聚碳酸酯混合系统 - Google Patents

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徐小武
施懿军
王晨晔
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Abstract

一种聚碳酸酯混合系统，包括反应器，反应器通过输送管道依次连接有熔体泵一、静态混合器、双螺杆挤出机和切料机，静态混合器还与助剂的加料管相连接。由于熔体泵一会将聚碳酸酯输送到静态混合器中与来自加料管的助剂进行混合，而在这个过程中聚碳酸酯和助剂的混合是连续进行输送的，另外，进入静态混合器内的聚碳酸酯对离开静态混合器的聚碳酸酯有推力的作用，从而也就减少了聚碳酸酯依附在板元件的可能性，避免聚碳酸酯长时间停留在静态混合器中而碳化的可能性。同时，由于静态混合器可以通过静止的板元件破坏聚碳酸酯的层流运动，使之成为湍流运动方式，这样即不需要混合器利用动能对聚碳酸酯进行搅动，也可以充分地将聚碳酸酯和助剂均匀混合，从而提高了聚碳酸酯的品质。

Description

一种聚碳酸酯混合系统
技术领域
本发明涉及塑料加工领域，特别涉及一种聚碳酸酯混合系统。
背景技术
一般聚合物生产装置中，聚合物与助剂混合都是通过搅拌型的混合器来进行的，助剂以母粒的形式加入其中与聚合物混合。但是这种混合方式是间歇性的，从而就会造成物料在管道和设备内的停留时间加长，并且容易产生涡流、死角，而且聚合物在离开混合器的时候由于没有推力的作用，从而聚合物很容易依附在混合器的壁面和搅拌桨的叶片上，这样时间一长聚合物就会出现局部降解，引起品质下降。而且长时间停留在死角的聚合物会裂解碳化，污染产品的同时也会造成系统内部积碳，降低设备、管道传热效果，影响生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可提高聚碳酸酯品质的聚碳酸酯混合系统。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种聚碳酸酯混合系统，包括反应器，所述反应器通过输送管道依次连接有熔体泵一、静态混合器、双螺杆挤出机和切料机，所述静态混合器还与助剂的加料管相连接。
由于聚碳酸酯首先会在熔体泵一的作用下会被输送到静态混合器中与来自加料管的助剂进行混合，而在这个过程中聚碳酸酯和助剂的混合是连续性的，从而减少了聚碳酸酯在静态混合器内的停留时间。另外，由于进入静态混合器内的聚碳酸酯对离开静态混合器的聚碳酸酯有推力的作用，从而也就减少了聚碳酸酯依附在板元件的可能性，从而能够避免聚碳酸酯长时间停留在静态混合器中而碳化的可能性，此处静态混合器可采用Sulzer公司的SMXPlus混合元件。
同时，由于静态混合器是通过不同方向的板元件来破坏聚碳酸酯的层流运动，使之成为湍流运动方式，这样在不使用能源的前提下又充分地将聚碳酸酯和各类助剂进行了均匀的混合，进而有利于提高聚碳酸酯的品质。而双螺杆挤出机的设置，进一步对母粒形式的助剂进行了挤压和剪切，从而进一步提高了聚碳酸酯的混合均匀性。
作为优选，所述熔体泵一和静态混合器之间设有熔体泵二。
这样一旦聚碳酸酯的输送距离过长，为了避免熔体泵一的扬程过大，而对其下游部分的管道和设备造成过大的负荷，所以熔体泵二可以充当增压泵，来对流至熔体泵二处的聚碳酸酯进行增压。这样即能够有效地将聚碳酸酯输送到静态混合器中，又减小了熔体泵一的扬程，避免了下游设备和输送管道发生损坏。
作为优选，所述熔体泵一和熔体泵二均为外啮合型，泵入口粗糙度为RA0.1～RA0.5。
由于熔体泵一和熔体泵二是外啮合型，这样泵能就不会有死角的存在，从而聚碳酸酯就不容易长时间地停留在熔体泵一和熔体泵二中，并且泵入口的粗糙度为RA0.1～RA0.5，这样一方面减小了聚碳酸酯进入到熔体泵一和熔体泵二内的阻力，另一方面也避免了聚碳酸酯附着在熔体泵一和熔体泵二的泵入口处，这样聚碳酸酯就不容易长时间提留在熔体泵一和熔体泵二的泵入口处而发生碳化，因此也不会对整体的聚碳酸酯造成污染。
作为优选，所述熔体泵一和熔体泵二的材质为不锈钢SUS304L、氮化钢或合金钢。
由于不锈钢SUS304L、氮化钢或合金钢均具有将强的抗腐蚀的能力，而且结构强度大，这样熔体泵一和熔体泵二的使用寿命就会延长，而且也有利于提高它们的扬程，有利于聚碳酸酯的输送。
作为优选，所述静态混合器上设有输送超临界二氧化碳的进料管和用于排空苯酚、碳酸二苯酯和双酚A残留单体的排气管。
由于聚碳酸酯在静态混合器中进行流动的时候，由于受到板元件的作用而发生强烈的湍流，这样原先混合在聚碳酸酯中未被反应的苯酚、碳酸二苯酯和双酚A就会从聚碳酸酯中被释放出来，而进料管通入超临界二氧化碳不仅可以通过鼓泡的方式进一步促进聚碳酸酯和助剂之间的混合，而且超临界二氧化碳还可以占据苯酚、碳酸二苯酯和双酚A等残留单体的位置，使得苯酚、碳酸二苯酯和双酚A等残留单体向静态混合器的上方进行运动，并从排气管排出。由于残留单体含量越低越好，苯酚、双酚A等残留单体会大幅降低了聚碳酸酯的湿热老化性能，造成透明度下降，分子量下降，机械性能恶化，最终导致聚碳酸酯长期使用可靠性下降，这样也就提高了聚碳酸酯的品质了。
另外，超临界二氧化碳具有很好的溶解作用，其可以充分的溶解聚碳酸酯和助剂，使其能够充分地混合，从而也就免去了动力搅拌操作的投入，大大提高了聚碳酸酯和助剂之间的混合效率，而且混合操作完成后，超临界二氧化碳又可以通过气化从聚碳酸酯中被去除，进而不会对聚碳酸酯的成品造成影响。而且，超临界二氧化碳在加压的时候还有助于提高聚合物的聚合速率，从而有利于得到分子量较高的聚碳酸酯，提高整个产品的机械强度。
作为优选，所述进料管和排气管上均设有止逆阀。
止逆阀的设置，一方面可以防止聚碳酸酯逆向进入到进料管中而造成进料管的阻塞，另一方面也可以防止外界的空气回流到静态混合器中，这样大大提高了除去经过静态混合器的聚碳酸酯内部的苯酚、碳酸二苯酯和双酚A的效率。
作为优选，所述静态混合器的材质为1.4418/14571的不锈钢、Haste Alloy 59或者Incone合金，优选为渗氮钢。
1.4418/14571的不锈钢、Haste Alloy 59、Incone合金或渗氮钢都具有耐腐蚀和抗氧化的能力，尤其是渗氮钢，其还具有高硬度和耐磨等作用，这样有利于提高静态混合器的负荷，减少了静态混合器因为压力过大而发生裂纹的可能性，延长了静态混合器的使用寿命。
作为优选，所述双螺杆挤出机与切料机之间设有熔体过滤设备，所述熔体过滤设备可以为柱塞式换网器、单筒过滤器或双筒过滤器。
熔体过滤设备的设置，可以除去聚碳酸酯中的大颗粒物质，这样可以保证聚碳酸酯的均匀性，提高了聚碳酸酯的整体品质，而且也便于切料机进行切料。
作为优选，所述熔体过滤设备的过滤元件为金属编制滤网或金属滤毡。
金属编制滤网或金属滤毡的强度高，所以不容易破损，这样就有利于提高熔体过滤设备的使用寿命，进而提高了整个聚碳酸酯混合系统的效率。
作为优选，所述输送管道与每个设备连接处的焊缝高度应小于2mm。
这样可以尽可能的消除输送管道与每个设备连接处的死角的存在，从而聚碳酸酯就不容易嵌于死角处，避免了聚碳酸酯因为局部长时间停留在死角中而发生碳化而污染整批聚碳酸酯的质量。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.首先利用熔体泵一将聚碳酸酯输送到静态混合器中与助剂进行初步的混合，而这一过程中聚碳酸酯始终都是在移动的，这样减少了聚碳酸酯停留在静态混合器中的停留时间，从而就可以减少聚碳酸酯碳化的可能性；
2.聚碳酸酯在静态混合器中受到板元件的作用，从原先的层流状态转化成了湍流状态，这样在不需要能源消耗的情况下，便轻松地将聚碳酸酯和各类助剂充分地混合在了一起；
3.将超临界二氧化碳充入到静态混合器中，这样有利于排去聚碳酸酯中的苯酚、碳酸二苯酯和双酚A等残留单体，从而就可以有效地提高聚碳酸酯的品质。
附图说明
图1是聚碳酸酯混合系统的结构示意图。
图中，1、反应器；2、熔体泵一；3、熔体泵二；4、静态混合器；41、加料管；42、进料管；43、排气管；44、止逆阀；5、双螺杆挤出机；6、柱塞式换网器；7、切料机。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。
实施例一、
熔体泵一2将在300℃情况下的400Pa*s的聚碳酸酯熔体从反应器1中抽出，并通过导热油将聚碳酸酯的温度保持在280℃情况下，然后利用熔体泵二3将聚碳酸酯输送至静态混合器4中，并与来自加料管41的各类助剂进行初步混合，同时，开启进料管42和排气管43上的止逆阀44，超临界二氧化碳就从进料管42进入到静态混合器4中，而排气管43排出静态混合器4中的苯酚、碳酸二苯酯和双酚A等残留单体。而后聚碳酸酯被输送至双螺杆挤出机5中进行挤压粉碎混合，再经过柱塞式换网器6过滤，最后通过切料机7进行切料操作产出成品。
这种混合系统生产出来的聚碳酸酯的黄色指数YI为2.20，透光度为91.5％。
测试标准：
1.黄色指数，样片厚度4mm，测试标准ASTM E313；
2.透光率，样片厚度4mm，测试标准ASTM D1003。
由此可见，与目前市场上常见的助剂添加技术相比，本项目中不同种类助剂通过不同位置在线加入有利于灵活调节助剂用量，调整助剂种类，使生产不同牌号时的切换更便捷，节约资源、有效提高生产效率；与此同时，该系统可以由集成的PLC控制，PLC与工厂的集散式控制系统DCS通讯，DCS进行监控，这样系统配置可自由组合调节，主设备积木式组合，可最大程度地灵活调整设置，满足不同种类的产品的生产需要；更重要的是本技术在达到助剂添加且与聚碳酸酯有效混合的情况下不引起聚碳酸酯在系统内停留时间的延长，极大地保护了聚碳酸酯，不会出现长时间受热而引起产品降解、劣化，保证了产品的色泽及机械性能，选用带有自清洁功能的设备，避免设备内表面积碳，保证长期生产的连续性和稳定性。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种聚碳酸酯混合系统，包括反应器(1)，其特征在于：所述反应器(1)通过输送管道依次连接有熔体泵一(2)、静态混合器(4)、双螺杆挤出机(5)和切料机(7)，所述静态混合器(4)还与助剂的加料管(41)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯混合系统，其特征在于：所述熔体泵一(2)和静态混合器(4)之间设有熔体泵二(3)。
3.根据权利要求2所述的一种聚碳酸酯混合系统，其特征在于：所述熔体泵一(2)和熔体泵二(3)均为外啮合型，泵入口粗糙度为RA0.1～RA0.5。
4.根据权利要求3所述的一种聚碳酸酯混合系统，其特征在于：所述熔体泵一(2)和熔体泵二(3)的材质为不锈钢SUS304L、氮化钢或合金钢。
5.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯混合系统，其特征在于：所述静态混合器(4)上设有输送超临界二氧化碳的进料管(42)和用于排空苯酚、碳酸二苯酯和双酚A残留单体的排气管(43)。
6.根据权利要求5所述的一种聚碳酸酯混合系统，其特征在于：所述进料管(42)和排气管(43)上均设有止逆阀(44)。
7.根据权利要求6所述的一种聚碳酸酯混合系统，其特征在于：所述静态混合器(4)的材质为1.4418/14571的不锈钢、Haste Alloy 59或者Incone合金，优选为渗氮钢。
8.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯混合系统，其特征在于：所述双螺杆挤出机(5)与切料机(7)之间设有熔体过滤设备，所述熔体过滤设备可以为柱塞式换网器(6)、单筒过滤器或双筒过滤器。
9.根据权利要求8所述的一种聚碳酸酯混合系统，其特征在于：所述熔体过滤设备的过滤元件为金属编制滤网或金属滤毡。
10.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯混合系统，其特征在于：所述输送管道与每个设备连接处的焊缝高度应小于2mm。
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