CN107962757A - Pom/pmma嵌段共聚物的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种POM/PMMA嵌段共聚物的制备方法：将聚甲醛树脂和聚甲基丙烯酸甲酯分别投入第一、第二挤出机中；接着，聚甲醛树脂受热形成聚甲醛树脂热熔液，聚甲基丙烯酸甲酯受热形成聚甲基丙烯酸甲酯热熔液；接着，聚甲基丙烯酸甲酯热熔液与聚甲醛树脂热熔液发生反应，生成POM/PMMA嵌段共聚物高温溶液；POM/PMMA嵌段共聚物高温溶液冷却成型得到POM/PMMA嵌段共聚物块；将POM/PMMA嵌段共聚物块切碎成碎粒，打包运走。本发明生成的POM/PMMA嵌段共聚物强度高、透光性好、缩水率低。

Description

POM/PMMA嵌段共聚物的生产方法
技术领域
本发明属于塑料技术领域，涉及高性能塑料改性方面，具体来说涉及一种POM/PMMA嵌段共聚物的生产方法。
背景技术
目前，为了将废气的塑料及废旧的垃圾塑料袋进行回收利用，将其重新生产成塑料，一般会采用塑料挤出机进行加工。现有技术中，不同的塑胶材料由其固有承热性质、必须在不同的温度范围下进行热变加工。其中，POM（聚甲醛树脂）作为聚甲醛树脂材料仅能通过165℃左右的中低温进行热变加工，其挤出成型所获得的产品存在冲击强度低、弯曲模量弱、拉伸强度低、缩水率高的问题。因此，如何通过PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）对传统的聚甲醛树脂塑胶进行性能改性，生产出一种具有冲击强度高、弯曲模量强，拉伸强度高、缩水率低特性的POM/PMMA嵌段共聚物，以克服上述问题是本领域技术人员需要研究的方向。
发明内容
本发明公开了一种塑胶材料共混挤出机，用以改善POM塑胶热变加工产品的机械性能，提高其强度、透光性并降低其缩水率。
塑胶材料共混挤出机所采用的技术方案如下：
一种塑胶材料共混挤出机，包括：切粒机、吹吸干机、冷却水槽、第一挤出机、第二挤出机、第一调节供料装置、第二调节供料装置和配电控制柜。其中，所述第一挤出机包括第一入料斗、第一电机、第一加热管；所述第一调节供料装置包括第一供料容置腔、第一供料旋进螺杆和第一供料电机；所述第一入料斗的输出端连接第一供料容置腔的输入端；所述第一供料容置腔的输出端连接第一加热管的输入端；所述第一供料旋进螺杆设于第一供料容置腔内且沿着第一供料容置腔的输入端至输出端的方向延伸；所述第一供料电机连接第一供料旋进螺杆、驱动第一供料旋进螺杆旋转；所述第一加热管的输出端连接冷却水槽的输入端；所述冷却水槽的输出端连接吹吸干机的输入端；所述切粒机设于所述吹吸干机的输出端；所述第一加热管内设有沿管体轴向延伸的第一旋进螺杆；所述第一电机连接第一旋进螺杆、驱动第一旋进螺杆旋转。所述第二挤出机包括第二入料斗、第二电机、第二加热管、弯管；所述第二调节供料装置包括第二供料容置腔、第二供料旋进螺杆和第二供料电机；所述第一入料斗的输出端连接第二供料容置腔的输入端；所述第二供料容置腔的输出端连接第二加热管的输入端；所述第二供料旋进螺杆设于第二供料容置腔内且沿着第二供料容置腔的输入端至输出端的方向延伸；所述第二供料电机连接第二供料旋进螺杆、驱动第二供料旋进螺杆旋转。所述弯管一端连接第二加热管的输出端、另一端连接至第一加热管的中段；所述第二加热管内设有沿管体轴向延伸的第二旋进螺杆；所述第二电机连接第二旋进螺杆、驱动第二旋进螺杆旋转。所述配电控制柜分别与第一挤出机、第二挤出机电连接，控制第一电机、第二电机、第一供料电机和第二供料电机工作。
本发明还根据上述塑胶材料共混挤出机实现了一种POM/PMMA嵌段共聚物的生产方法，其采用的技术方案如下：
一种POM/PMMA嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：
S1：将聚甲醛树脂碎粒投入第一挤出机中，同时将聚甲基丙烯酸甲酯碎粒投入第二挤出机中；
S2：聚甲醛树脂碎粒在第一挤出机中受热形成聚甲醛树脂热熔液，聚甲基丙烯酸甲酯碎粒在第二挤出机中受热形成聚甲基丙烯酸甲酯热熔液；
S3：聚甲基丙烯酸甲酯热熔液从第二挤出机输入至第一挤出机中，与聚甲醛树脂热熔液快速混同后发生热熔嵌段共聚反应，生成POM/PMMA嵌段共聚物高温溶液；
S4：将POM/PMMA嵌段共聚物高温溶液冷却成型得到POM/PMMA嵌段共聚物块；
S5：将POM/PMMA嵌段共聚物块切割成碎粒，打包运走。
优选的是，上述POM/PMMA嵌段共聚物制备方法中：所述第一挤出机包括第一入料斗、第一电机、第一加热管和第一调节供料装置；所述第一调节供料装置包括第一供料容置腔、第一供料旋进螺杆和第一供料电机；所述第二挤出机包括第二入料斗、第二电机、第二加热管、弯管和第二调节供料装置；所述第二调节供料装置包括第二供料容置腔、第二供料旋进螺杆和第二供料电机；所述步骤S2中，聚甲醛树脂碎粒由第一入料斗中进入第一供料容置腔、随第一供料旋进螺杆的转动落入第一加热管，在第一加热管中随第一旋进螺杆运动，第一加热管对聚甲醛树脂碎粒加热，在第一加热管前半段形成聚甲醛树脂热熔液；同时聚甲基丙烯酸甲酯碎粒由第二入料斗中进入第二供料容置腔、随第二供料旋进螺杆的转动落入第二加热管，在第二加热管中随第二旋进螺杆运动，第二加热管对聚甲基丙烯酸甲酯碎粒加热，形成聚甲基丙烯酸甲酯热熔液；所述步骤S3中，步骤S2所得聚甲基丙烯酸甲酯热熔液从第二加热管末端弯管流入第一加热管中段，与聚甲醛树脂热熔液在第一旋进螺杆转动搅拌下快速混同，聚甲基丙烯酸甲酯热熔液与聚甲醛树脂热熔液发生热熔嵌段共聚反应，生成POM/PMMA嵌段共聚物高温溶液。
更优选的是，所述步骤S1具体包括如下步骤：
S11：启动第一挤出机和第二挤出机；分别加温预热第一加热管和第二加热管；
S12：调节第一挤出机、第二挤出机的供料速度比；
S13：调节第一挤出机和第二挤出机的挤出速度比；
S14：将聚甲醛树脂碎粒投入第一入料斗中，将聚甲基丙烯酸甲酯碎粒投入第二入料斗中。
进一步优选的是，所述步骤S11中，对第一加热管加热至165℃-185℃，对第二加热管加热至250℃-320℃。
进一步优选的是，所述步骤S12中，将第一挤出机和第二挤出机的供料速度比调整为1:5-5:1。
进一步优选的是，所述步骤S12中，将第一挤出机和第二挤出机的挤出速度比调整为3:2。
进一步优选的是，所述步骤S4中，采用的冷却设备为在冷却水槽。
进一步优选的是，所述步骤S5中，采用的切割设备为切粒机。
与现有技术相比，本发明解决了高低温材料聚合时，高温材料不融化，难以聚合的问题。其所获得POM/PMMA嵌段共聚物在保有POM原有特性的同时，提高了其机械及化学性能，使原有材料特性及使用性范围更加宽泛。对聚甲醛树脂材料和聚甲基丙烯酸甲酯材料以精确的比例进行聚合混同，大幅改善强度、透光性、缩水率等机械性能。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是塑胶材料共混挤出机的立体结构示意图；
图2是图1中抛去切粒机、吹吸干机、冷却水槽后的结构示意图；
图3是图2的俯视示意图；
图4是图2的右视内部结构示意图；
图5是图2的左视内部结构示意图；
图6是生产POM/PMMA嵌段共聚物的工作流程图。
各附图标记与部件名称对应关系如下：
1、切粒机；2、吹吸干机；3、冷却水槽；4、第一挤出机；5、第二挤出机；61、第一调节供料装置；62、第二调节供料装置；7、配电控制柜；41、第一入料斗；42、第一电机；43、第一加热管；431、第一旋进螺杆；51、第二入料斗；52、第二电机；53、第二加热管；54、弯管；531、第二旋进螺杆；611、第一供料容置腔；612、第一供料旋进螺杆；613、第一供料电机；621、第二供料容置腔；622、第二供料旋进螺杆；623、第二供料电机。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步描述。
实施例1：
如图1-5所示：一种塑胶材料共混挤出机，包括：切粒机1、吹吸干机2、冷却水槽3、第一挤出机4、第二挤出机5、第一调节供料装置61、第二调节供料装置62和配电控制柜7。其中，所述切粒机1采用龙门切粒机。所述冷却水槽3长度为4米。
所述第一挤出机4包括第一入料斗41、第一电机42、第一加热管43；所述第一调节供料装置61包括第一供料容置腔611、第一供料旋进螺杆612和第一供料电机613；所述第一入料斗41的输出端连接第一供料容置腔611的输入端；所述第一供料容置腔611的输出端连接第一加热管43的输入端；所述第一供料旋进螺杆612设于第一供料容置腔611内且沿着第一供料容置腔611的输入端至输出端的方向延伸；所述第一供料电机613连接第一供料旋进螺杆612、驱动第一供料旋进螺杆612旋转；所述第一加热管43的输出端连接冷却水槽3的输入端；所述冷却水槽3的输出端连接吹吸干机2的输入端；所述切粒机1设于所述吹吸干机2的输出端；所述第一加热管43内设有沿管体轴向延伸的第一旋进螺杆431；所述第一电机42连接第一旋进螺杆431、驱动第一旋进螺杆431旋转。
所述第二挤出机5包括第二入料斗51、第二电机52、第二加热管53、弯管54；所述第二调节供料装置62包括第二供料容置腔621、第二供料旋进螺杆622和第二供料电机623；所述第一入料斗41的输出端连接第二供料容置腔621的输入端；所述第二供料容置腔621的输出端连接第二加热管53的输入端；所述第二供料旋进螺杆622设于第二供料容置腔621内且沿着第二供料容置腔621的输入端至输出端的方向延伸；所述第二供料电机623连接第二供料旋进螺杆622、驱动第二供料旋进螺杆622旋转。所述弯管54一端连接第二加热管53的输出端、另一端连接至第一加热管43的中段；所述第二加热管53内设有沿管体轴向延伸的第二旋进螺杆531；所述第二电机52连接第二旋进螺杆431、驱动第二旋进螺杆431旋转。所述配电控制柜7分别与第一挤出机4、第二挤出机5电连接，控制第一电机42、第二电机52、第一供料电机613和第二供料电机623工作。
如图6所示：采用上述设备生产POM/PMMA嵌段共聚物的具体工作过程如下：
工作人员分别对第一入料斗41和第二入料斗51中投入质量比为1:1的聚甲醛树脂碎粒和聚甲基丙烯酸甲酯碎粒、聚甲醛树脂碎粒从第一入料斗41落入第一调节供料装置61中。聚甲醛树脂碎粒从第一入料斗41中落入第一容置腔611。此时，第一供料电机613驱动第一供料旋进螺杆612旋转，令聚甲醛树脂碎粒随第一供料旋进螺杆612的旋转落入第一加热管43。同时，第二供料电机623驱动第二供料旋进螺杆622旋转，令聚甲基丙烯酸甲酯碎粒随第二供料旋进螺杆622的旋转落入第二加热管53。过程中，配电控制柜7通过控制第一供料电机613、第二供料电机623的输出功率，调整第一供料旋进螺杆612和第二供料旋进螺杆622的转速比，实现对聚甲醛树脂碎粒和聚甲基丙烯酸甲酯碎粒的供料速率的比例调节，使两者的供料速度达到1:5-5：1。同时，第一电机42和第二电机52分别驱动第一旋进螺杆431和第二旋进螺杆531旋转运动，带动聚甲醛树脂碎粒和聚甲基丙烯酸甲酯碎粒分别在第一加热管43和第二加热管53中运动进给。配电控制柜7通过调节第一电机42和第二电机52的输出功率，控制第一旋进螺杆431和第二旋进螺杆531的转速比达到3:2，令聚甲醛树脂碎粒和聚甲基丙烯酸甲酯碎粒在第一加热管43和第二加热管53中以3:2的速度传输。过程中，第一加热管43将位于第一加热管43内的聚甲醛树脂碎粒加热至约165℃，使其形成而聚甲醛树脂热熔液；同时，第二加热管53将位于第二加热管53内的聚甲基丙烯酸甲酯碎粒加热至约210℃的高温使其形成聚甲基丙烯酸甲酯热熔液，245℃的聚甲基丙烯酸甲酯热熔液运动至第二加热管53的末端、由弯管54进入第一加热管43的中段，与165℃的聚甲醛树脂热熔液在第一旋进螺杆431的搅拌下发生反应，生成POM/PMMA嵌段共聚物高温溶液；并从第一加热管43的末端挤出进入冷却水槽3中水冷成型为POM/PMMA嵌段共聚物。随后该POM/PMMA嵌段共聚物经吹吸干机2吹干、最终由切粒机1将风干后的POM/PMMA嵌段共聚物块按指定目数进行切碎，并打包运走。
与现有技术所生产的产品相比，通过上述技术方案生成的，其各项物理特性的检 测数据对比如下：
原料名称 缺口冲击KJ/M2 弯曲强度MPA 弯曲模量MPA 拉伸强度MPA 屈服伸长率%
POM M90 6.2 87 2550 65 10
POM/PEEK 4.5 103 2700 95 9
显然，POM/PMMA嵌段共聚物相对于传统的POM材料，具有冲击强度高、弯曲模量强，拉伸强度高、缩水率低的特性。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种POM/PMMA嵌段共聚物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
S1：将聚甲醛树脂碎粒投入第一挤出机中，同时将聚甲基丙烯酸甲酯碎粒投入第二挤出机中；
S2：聚甲醛树脂碎粒在第一挤出机中受热形成聚甲醛树脂热熔液，聚甲基丙烯酸甲酯碎粒在第二挤出机中受热形成聚甲基丙烯酸甲酯热熔液；
S3：聚甲基丙烯酸甲酯热熔液从第二挤出机输入至第一挤出机中，与聚甲醛树脂热熔液快速混同后发生热熔嵌段共聚反应，生成POM/PMMA嵌段共聚物高温溶液；
S4：将POM/PMMA嵌段共聚物高温溶液冷却成型得到POM/PMMA嵌段共聚物块；
S5：将POM/PMMA嵌段共聚物块切割成碎粒，打包运走。
2.如权利要求1所述一种POM/PMMA嵌段共聚物的制备方法，其特征在于：
所述第一挤出机包括第一入料斗、第一电机、第一加热管和第一调节供料装置；所述第一调节供料装置包括第一供料容置腔、第一供料旋进螺杆和第一供料电机；所述第二挤出机包括第二入料斗、第二电机、第二加热管、弯管和第二调节供料装置；所述第二调节供料装置包括第二供料容置腔、第二供料旋进螺杆和第二供料电机；
所述步骤S2中，聚甲醛树脂碎粒由第一入料斗中进入第一供料容置腔、随第一供料旋进螺杆的转动落入第一加热管，在第一加热管中随第一旋进螺杆运动，第一加热管对聚甲醛树脂碎粒加热，在第一加热管前半段形成聚甲醛树脂热熔液；同时聚甲基丙烯酸甲酯碎粒由第二入料斗中进入第二供料容置腔、随第二供料旋进螺杆的转动落入第二加热管，在第二加热管中随第二旋进螺杆运动，第二加热管对聚甲基丙烯酸甲酯碎粒加热，形成聚甲基丙烯酸甲酯热熔液；所述步骤S3中，步骤S2所得聚甲基丙烯酸甲酯热熔液从第二加热管末端弯管流入第一加热管中段，与聚甲醛树脂热熔液在第一旋进螺杆转动搅拌下快速混同，聚甲基丙烯酸甲酯热熔液与聚甲醛树脂热熔液发生热熔嵌段共聚反应，生成POM/PMMA嵌段共聚物高温溶液。
3.如权利要求2所述一种POM/PMMA嵌段共聚物的制备方法，其特征在于：
所述步骤S1具体包括如下步骤：
S11：启动第一挤出机和第二挤出机；分别加温预热第一加热管和第二加热管；
S12：调节第一挤出机、第二挤出机的供料速度比；
S13：调节第一挤出机和第二挤出机的挤出速度比；
S14：将聚甲醛树脂碎粒投入第一入料斗中，将聚甲基丙烯酸甲酯碎粒投入第二入料斗中。
4.如权利要求3所述一种POM/PMMA嵌段共聚物的制备方法，其特征在于：所述步骤S11中，对第一加热管加热至165℃-185℃，对第二加热管加热至210℃-245℃。
5.如权利要求3所述一种POM/PMMA嵌段共聚物的制备方法，其特征在于：所述步骤S12中，将第一挤出机和第二挤出机的供料速度比调整为1:5-5:1。
6.如权利要求3所述一种POM/PMMA嵌段共聚物的制备方法，其特征在于：所述步骤S12中，将第一挤出机和第二挤出机的挤出速度比调整为3:2。
7.如权利要求3所述一种POM/PMMA嵌段共聚物的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，采用的冷却设备为在冷却水槽。
8.如权利要求4所述一种POM/PMMA嵌段共聚物的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，采用的切割设备为切粒机。
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Title
于守武: "《高分子材料改性-原理及技术》", 31 May 2015, 知识产权出版社 *
王国全: "《聚合物改性》", 31 May 2016, 中国轻工业出版社 *

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