CN109227999B - 一种高抗折sbs复合材料的溶胀发育装置及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高抗折SBS复合材料的溶胀发育装置，包括H型支架，在H型支架顶部固定安装有溶胀室和发育室，溶胀室包括压力反应釜，压力反应釜内安装有电加热块，压力反应釜上方设有顶盖，发育室包括螺杆挤出机，所述螺杆挤出机的出口端安装有高速搅拌池，高速搅拌池内安装有搅拌轴，搅拌轴上安装有搅拌副叶，所述搅拌副叶上安装有剪切磨刀，在高速搅拌池下方设有发育池，发育池底部安装有若干个气泡喷头，且在发育池内安装有强加热板，发育池底部固定安装有与螺杆挤出机连通的气泵输送装置，还包括一种制备工艺，基于该制备工艺，本发明在其内部形成网状或者岛状结构，具备较强的抗折性能，实现流水化和交叉式的生产，提高整体装置的效率。

Description

一种高抗折SBS复合材料的溶胀发育装置及其制备工艺

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，具体为一种高抗折SBS复合材料的溶胀发育装置及其制备工艺。

背景技术

聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物(SBS)具有化学稳定性好、价廉和加工方便的优势，是目前工业应用中重要的通用塑料之一，但是其冲击强度不高，易变形，而且在实际应用中还会由于其抗折性能差而制约着应用和运输，基于上述缺陷，严重限制了SBS的广泛应用。

为了扩大SBS的应用领域，一般采用无机刚性粒子对SBS进行增韧，改善材料的强度和韧性，但由于无机刚性粒子与SBS之间的表面能相差较大，界面粘接弱，使两者间的相容性差，极易团聚，影响了无机刚性粒子在SBS基体中的分散，严重限制了改性效果。

在现有的技术方案中，如申请号为201710551038.1公布的一种耐老化剑麻纤维改性SBS复合材料，其通过复合相关材料使其具备抗老化和抗冲击的能力。但是综合上述技术方案和现实存在的问题，以及结合目前被广泛应用的技术方案，还存在的主要缺陷主要体现在以下几个方面：

（1）在现有的配方中，往往缺乏促进作用的物质，使得SBS和其它配料之间不能够完全的相互融合，因此要达到设计效果就必须要大量使用昂贵的SBS，这对于SBS复合材料的大量应用来说，其成本较高；

（2）在现有的工艺中，其工艺过程控制即为复杂，需要量化其生产过程的参数然后逐一控制，而且该生产过程对于SBS复合材料来说，还不能够达到设计中要求的性能；

（3）结合现有技术中的工艺和相关的制备装置，缺乏一站式的流水线生产工艺，往往采用的是各个工序之间相互分离，然后按照制定好的工艺流程进行生产，这将导致以下两个方面的问题：第一，工艺将更加复杂， 需要人工进行高强度的干预，而且还不能够及时的进行配料添加和混合；其次，对于工序之间的配合加工来说，其不能实现工艺之间的交叉配合，往往还需要其它相关设备来配合才能完成相关的生产过程。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种高抗折SBS复合材料的溶胀发育装置及其制备工艺，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高抗折SBS复合材料的溶胀发育装置，包括底基板和顺次固定在底基板上底基座、H型支架和扁平支架，在所述H型支架顶部固定安装有溶胀室，所述溶胀室下方通过隔料板安装有发育室，且在溶胀室和发育室之间设有电磁输料管，所述溶胀室两侧分别通过缓存管和第一直流导管连接有恒温存储室和乳化室，在发育室的侧面通过第二直流导管也与乳化室连接，且在乳化室的底部也通过隔料板安装有密炼室，所述恒温存储室固定安装在底基座上，且所述乳化室和密炼室均固定安装在扁平支架上；

所述溶胀室包括固定安装在正中心的压力反应釜，所述压力反应釜内壁上固定安装有若干均匀分布的电加热块，所述压力反应釜上方通过若干个均匀分布的拔扣安装有半椭球状的顶盖；

所述发育室包括与电磁输料管连通的螺杆挤出机，所述螺杆挤出机的出口端固定安装有高速搅拌池，所述高速搅拌池的中心固定安装有搅拌轴，所述搅拌轴上固定安装有相互交错的搅拌副叶，所述搅拌副叶上均固定安装有剪切磨刀，在高速搅拌池下方设有发育池，所述发育池底部均匀安装有若干个气泡喷头，且在发育池的底部和侧壁上均固定安装有呈回字形的强加热板，所述发育池底部固定安装有与螺杆挤出机连通的气泵输送装置。

作为本发明一种优选的技术方案，在压力反应釜和顶盖之间通过气密性橡胶垫圈连接，在该顶盖上固定安装有若干个相互独立的进料管，且在顶盖的中心固定安装有压力动态平衡阀，所述压力动态平衡阀下方通过悬立支架固定安装有阔叶搅拌器，所述气密性橡胶垫圈上通过导气管安装有充气气泵。

作为本发明一种优选的技术方案，且在所述螺杆挤出机的入口端设有若干根辅料进入管，其中一个辅料进入管通过提取泵输送装置与恒温存储室连通。

作为本发明一种优选的技术方案，所述恒温存储室包括缓冲塔和终端存储罐，所述缓冲塔和终端存储罐之间通过排液管连接，所述缓冲塔通过提取泵输送装置与螺旋挤出机上的其中一个辅料进入管连通，所述终端存储罐内壁上也均匀安装有若干块电加热块，且在终端存储罐顶部通过气压管连接有气压泵。

作为本发明一种优选的技术方案，在安装有发育室的H型支架两侧均固定安装有梯架平台，两个所述梯架平台上分别设有发育监测装置载位和出料监测装置载位。

另外，本发明还提供了一种高抗折SBS复合材料的制备工艺，包括如下步骤：

步骤100、溶胀，将天然橡胶、聚丙烯、氯化聚乙烯按照质量配比在压力反应釜中加热直至呈熔融状态，并持续保温获得基质；

步骤200、将溶胀后的基质与SBS按照配比混合，剪切研磨形成混合料后再高速搅拌，按照配比加入纳米有机蒙脱土、甲苯、甲基丙烯酸甲酯进行初级发育，在初级发育后加入溶胀后的基质进行二次发育；

步骤300、乳化分散，将发育后的混合料加热至120~130℃，并持续保温1~2h，按照配比加入润滑剂和低温交联剂，并加入乳化剂以及高温水配成的皂液，通过胶体磨将两者混合过磨乳化；

步骤400、密炼，将网状抗拉纤维、陶瓷纤维、纳米氧化镁、抗氧化剂和乳化后的原材料置于密炼机中进行密练，经过循环水冷却后经切粒机造粒。

作为本发明一种优选的技术方案，在步骤100中，在压力反应釜中加热的具体步骤为：

步骤101、按照配比将原材料逐次加入压力反应釜中；

步骤102、向压力反应釜中通入二氧化碳或氮气排除压力反应釜中的空气，并持续通入二氧化碳或氮气增加压力反应釜中的压力至2~3MPa；

步骤103、持续给压力反应釜进行加热，并且控制压力反应釜内的压力保持在2~5MPa之间，直至压力反应釜中均呈熔融状态获得基质，持续保温。

作为本发明一种优选的技术方案，在步骤200中，两次发育的具体步骤为：

初级发育，依次加入配料，并且持续高速搅拌使其充分混合，提高装置内的温度直至180~200℃，持续低速搅拌，发育3~4h；

二次发育，在初级发育的基础上，依次按照配比加入溶胀后的基质，首先通过高速搅拌作用使其充分混合，进一步提高装置内的温度直至200~210℃，维持该温度持续搅拌，发育4~5h。

作为本发明一种优选的技术方案，在步骤300中，过磨乳化的具体步骤为：

步骤301、按照配比将原材料添加到混合料中，并且加入皂液，保持120~130℃的温度浸泡0.5-1h；

步骤302、通过80~100℃的高温皂液润湿胶体磨，并且持续以高温皂液浇注胶体磨进行预热；

步骤303、将浸泡后的混合料顺次导入胶体磨中进行研磨乳化，并且研磨乳化次数不低于3次。

作为本发明一种优选的技术方案，在步骤400中，通过密炼机进行密炼的具体步骤为：

步骤401、调整密炼机的参数，使得密炼机的密炼温度为250~280℃，螺杆的转速为30~50r/min；

步骤402、将添加料按照配比放入密炼机，先进行第一次添加料密炼，并且将密炼后的添加料保持原来的密炼温度，再次加入密炼机中与乳化后的原料混合，再次提高密炼温度至300~320℃，提高螺杆的转速至80~100r/min；

步骤403、在密炼的过程中，控制循环冷却水的温度，使其按照梯度逐次降低冷却水温。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过配料，能够充分利用已经添加的SBS成分，在其内部形成网状或者岛状结构，具备较强的抗折性能，另外，配合相关的工艺和装置，能够实现一站式的流水化生产，实现流水线化的作业还能够在该流水线中实现不同工序的相互交叉，在不同工序或者非相邻工序中能够直接进行干预和补充配料，实现交叉式的生产，减少配料维护、存储和添加等工序和相配套的装置，提高整体装置的效率。

附图说明

图1为本发明的流程结构示意图；

图2为本发明整体结构示意图；

图3为本发明溶胀室结构示意图；

图4为本发明发育室结构示意图；

图5为本发明强热装置结构示意图；

图6为本发明混合搅拌装置结构示意图；

图7为本发明乳化研磨装置结构示意图；

图中标号：

1-溶胀室；2-发育室；3-恒温存储室；4-乳化室；5-密炼室；6-强热装置；7-混合搅拌装置；8-乳化研磨装置；9-第一气泵输送装置；10-底基板；11-底基座；12-H型支架；13-扁平支架； 14-隔料板； 15-电磁输料管；16-缓存管；17-第一直流导管； 18-第二直流导管；

101-压力反应釜；102-电加热块；103-顶盖；104-进料管；105-压力动态平衡阀；106-阔叶搅拌器；107-充气气泵；

201-螺杆挤出机；202-第一辅料进入管；203-提取泵输送装置；204-梯架平台；205-高速搅拌池；206-搅拌轴；207-搅拌副叶；208-剪切磨刀；209-发育池；210-气泡喷头；211-第一强加热板；212-第二气泵输送装置；

301-缓冲塔；302-终端存储罐；303-气压泵；

601-强热密封罐；602-导流板；603-层析板；604-保温阻隔板；605-第二强加热板；

701-第二辅料进入管；702-搅拌机；703-搅拌筒；704-波折板；705-提料斗；706-喷吹装置；707-喷吹泵；708-喷吹管；709-压力控制阀；

801-胶体磨；802-引流管；803-主引流泵；804-皂液室；805-多级筛网；806-纵向震动电机；807-筛选料池；808-次级引流管；809-循环泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了本发明提供了一种高抗折的改性SBS复合材料配方，按照重量份数由如下原料组成：

SBS30-40份、天然橡胶5-10份、聚丙烯10-13份、氯化聚乙烯20-30份、纳米有机蒙脱土10-20份、网状抗拉纤维6-8份、甲苯6-8份、甲基丙烯酸甲酯10-20份、陶瓷纤维3-6份、纳米氧化镁4-6份、抗氧化剂1-3份、润滑剂2-4份、低温交联剂1-3份。

在上述中，所述网状抗拉纤维具体为聚丙烯网状纤维、改性植物网状纤维、环氧树脂网状纤维中的任意一种；所述抗氧化剂具体为二丁基羟基甲苯、三氯三聚氰胺和苯乙烯化苯酚按质量比为(1～2):(1～2):(0.5～1)混合组成；所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硅酮母粒或石蜡中的一种或多种的任意组合；所述低温交联剂为过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化氢、过氧化硫酸钾中的至少一种。

在本发明中，各成分的相互作用在本实施方式中的主要作用如下所述：

本领域技术人员所周知的是，由于SBS的极性小，其粘结性能和粘结的强度均不能够满足需求，因此就必须先通过形成基质来改变SBS的极性，从而使得SBS具备一定的粘结性能和粘结强度。在本发明中，通过乳化作用将SBS形成乳胶，再通过添加剂和低温交联剂等材料的搅拌改性作用，使得各组分溶胀于SBS乳胶的星型网状结构中，从而形成的复合材料的互穿网络结构，能够有效的改善现有SBS复合材料的柔性和脆性问题，提高SBS复合材料的抗折性能。

另外，网状的抗拉纤维在混合的过程中形成致密的叠置结构，从而形成不定向的网状或者岛状结构，提高组分之间的联系，将其从机械的角度形成一体化的结构，能够在机械力学上提高成型后复合材料的抗折性能。

设置在其中的陶瓷纤维和纳米氧化镁，增强了SBS复合材料的硬度，而且该无机成分充填在网状结构中，能够增强各个结构之间的联系，提高复合材料的耐热性、强度和抗冲击性能。加入一定比例的抗氧化剂，能够阻断自由基的链式反应，能够起到较好的保护作用。

在本发明中，如图1所示，还提供了一种高抗折SBS复合材料的制备工艺，包括如下步骤：

步骤100、溶胀，将天然橡胶、聚丙烯、氯化聚乙烯按照质量配比在压力反应釜中加热直至呈熔融状态，并持续保温获得基质。

溶胀是高分子聚合物在溶剂中体积发生膨胀的现象，由于高分子的相对分子质量大且具有多分散性，分子形状有线形、支化和交联的不同类型，聚集态结构有结晶态和非结晶等类型，因此，高分子的溶解现象比小分子化合物复杂得多。

溶胀是指溶剂分子扩散进入高分子内部，使其体积膨胀的现象。溶胀是高分子材料特有的现象，其原因在于溶剂分子与高分子尺寸相差悬殊，分子运动速度相差很大，溶剂分子扩散速度较快，而高分子向溶剂中的扩散缓慢。因此，高分子溶解时首先是溶剂分子渗透进入高分子材料内部，使其体积增大，即溶胀。在本实施方式中，聚丙烯随着溶剂分子不断渗透进入天然橡胶和氯化聚乙烯中，同时高分子材料中的小分子材料也会相互渗透，从而形成一个复杂的相互渗透和纠缠的过程，首先通过溶胀过程便于形成网状或者岛状结构的基本结构。而随着溶剂分子的不断渗入，溶胀的高分子材料体积不断增大，大分子链段运动增强，再通过链段的协调运动而达到整个大分子链的运动，大分子逐渐进入溶液中，形成热力学稳定的均相体系，即溶解阶段。溶解之后形成熔融状态，一方面具有较高的温度，便于其它成分的相互融合；另外一个方面在高温的状态下保持可以使得已经分散开的分子之间继续相对运动，形成更加稳定的网状结构。

在步骤100中，在压力反应釜中加热的具体步骤为：

步骤101、按照配比将原材料逐次加入压力反应釜中；

步骤102、向压力反应釜中通入二氧化碳或氮气排除压力反应釜中的空气，并持续通入二氧化碳或氮气增加压力反应釜中的压力至2~3MPa；

步骤103、持续给压力反应釜进行加热，并且控制压力反应釜内的压力保持在2~5MPa之间，直至压力反应釜中均呈熔融状态获得基质，持续保温。

在本实施方式中，通过通入氮气或者二氧化碳一方面是提高装置内的压强，促进溶解和混合，另外一方面则是使得二氧化碳或者氮气溶解在溶剂中，改变溶剂的极性，促进其中的成分相互融合。特别的是当选用二氧化碳作为化学反应的压力介质时，具有粘度低、扩散系数大，无毒、不燃、具有化学惰性的优点，在上述反应中不仅能够避免加入引发剂，减少了杂质的引入，还具有反应时间短等优点。

步骤200、将溶胀后的基质与SBS按照配比混合，剪切研磨形成混合料后再高速搅拌，按照配比加入纳米有机蒙脱土、甲苯、甲基丙烯酸甲酯进行初级发育，在初级发育后加入溶胀后的基质进行二次发育。

在该步骤中，首先通过配比添加辅料，再通过高速搅拌能够使得各组分充分混合，而且由于是高分子材料，其混合后的粘度比较强，单纯的进行搅拌混合不能够达到相应的混合效果，因此为了达到最佳的混合效果，通过高速搅拌形成的剪切力达到剪切研磨的效果，从而促进最佳的混合，使得各组分之间相互充分混合。

在步骤200中，两次发育的具体步骤为：

初级发育，依次加入配料，并且持续高速搅拌使其充分混合，提高装置内的温度直至180~200℃，持续低速搅拌，发育3~4h；

二次发育，在初级发育的基础上，依次按照配比加入溶胀后的基质，首先通过高速搅拌作用使其充分混合，进一步提高装置内的温度直至200~210℃，维持该温度持续搅拌，发育4~5h。

在本发明中，通过两次发育作用，可以分先后向发育室中添加溶胀或者经过预处理的原材料，即可以将原材料能够更加充分的混合在其中，能够在应用较少材料的情况下达到预计的混合效果。在本实施方式中，即能够使得溶胀的SBS等材料能够充分的进入分子间形成网状结构，二次逐次加入基质材料可以使得其充分发育，达到提高利用材料的目的，从而降低昂贵材料的应用。

另外，在本发明中还需要考虑溶胀和相容之间的关系，然而由于在前述中已经考虑了相容的情况，通过改进配方，改变极性之间的关系，因此，在上述的基础上，通过提高反应的温度，促进溶胀，特别是在增加了辅料之后，由于辅料的状态没有达到溶胀所处的状态，提高温度可以极大的提高溶胀效率。

更进一步地，为了提高溶胀和发育的效率，在加入辅料或配料如纳米有机蒙脱土、甲苯、甲基丙烯酸甲酯之前，都有必要对这些配料或辅料进行预处理，而处理的常见方式则是对无机成分进行粉碎处理，而对于有机成分则进行粉碎处理的同时还进行加热，然后分别加入。

步骤300、乳化分散，将发育后的混合料加热至120~130℃，并持续保温1~2h，按照配比加入润滑剂和低温交联剂，并加入乳化剂以及高温水配成的皂液，通过胶体磨将两者混合过磨乳化。

在本步骤中，加入低温交联剂的作用在于使得各组分溶胀于SBS乳胶的星型网状结构中，从而形成的复合材料的互穿网络结构，而润滑剂的作用在于促进各成分之间的相互融合；而选择性的加入乳化剂以及皂液则可以帮助混合物快速进行乳化。

在步骤300中，过磨乳化的具体步骤为：

步骤301、按照配比将原材料添加到混合料中，并且加入皂液，保持120~130℃的温度浸泡0.5-1h；

步骤302、通过80~100℃的高温皂液润湿胶体磨，并且持续以高温皂液浇注胶体磨进行预热；

步骤303、将浸泡后的混合料顺次导入胶体磨中进行研磨乳化，并且研磨乳化次数不低于3次。

在上述步骤中，当正式进入过磨乳化之前，首先通过皂液对胶体磨进行润湿，润湿的作用在于两个方面：第一，提前润湿胶体磨，能够防止粘度较大的混合料粘结在胶体磨上，而且还能够防止胶体磨本身吸水使得混合料脱水；第二，通过皂液对胶体磨进行预热，使得胶体磨在正式工作之前处于与混合料相同的环境中，避免由于环境不同使得混合料出现卷边或者其它非正常的情况。

步骤400、密炼，将网状抗拉纤维、陶瓷纤维、纳米氧化镁、抗氧化剂和乳化后的原材料置于密炼机中进行密练，经过循环水冷却后经切粒机造粒。

密炼机主要是通过设有一对特定形状并相对回转的转子，在可调温度和压力的密闭状态下间隙性地对聚合物材料进行塑炼和混炼的机械，在密炼机中，物料处处受到剪切和摩擦的作用，使的内部物料的温度急剧上升，粘度降低，增加了各组分表面的湿润性，使各组分之间可以充分接触。物料在密炼机内壁的间隙中受到强力的剪切而破碎，因此，在该步骤中是最能够被充分挤压混合的，而通过外界配料也更能够形成网状结构，在该步骤中加入其它各种辅料便于形成岛状结构。再加入配料后，密炼机转子上的凸棱使物料能够沿转子的轴向运动，起到搅拌混合作用，使配料能在胶料中混合均匀，当配料如此反复剪切破碎，混合料反复产生变形和恢复变形，转子凸棱的不断搅拌，使配料在胶料中分散均匀，并达到一定的分散度。

在步骤400中，通过密炼机进行密炼的具体步骤为：

步骤401、调整密炼机的参数，使得密炼机的密炼温度为250~280℃，螺杆的转速为30~50r/min；

步骤402、将添加料按照配比放入密炼机，先进行第一次添加料密炼，并且将密炼后的添加料保持原来的密炼温度，再次加入密炼机中与乳化后的原料混合，再次提高密炼温度至300~320℃，提高螺杆的转速至80~100r/min；

步骤403、在密炼的过程中，控制循环冷却水的温度，使其按照梯度逐次降低冷却水温。

各组分在经过混合后在密炼机中进行密炼，使得各组分之间充分融合混匀，使得复合材料成分中的各组分能够相互结合，从而增加SBS复合材料的强度和冲击性能。

在上述步骤中，通过多次的密炼，能够以递进的形式将配料加入混合料中，从而便于形成多期次的网状结构，而且在密炼机的密炼下，多期次的网状结构能够相互交叉，从而形成多期次相互交叉、叠置的岛状结构，其结构的稳定性能够更优于网状结构，能够更进一步的提高复合材料的抗折性能。

基于上述制备工艺，本发明还提供相对应的制备装置，如图2至图7所示，本发明中提供的制备装置能够实现流水线化的作业，即可以在同一条生产线上完整的实现该SBS复合材料的生产，而且其优点在于不仅能够实现流水线化的作业还能够在该流水线中实现不同工序的相互交叉，在不同工序或者非相邻工序中能够直接进行干预和补充配料，实现交叉式的生产，减少配料维护、存储和添加等工序和相配套的装置，提高整体装置的效率。

基于上述，该制备装置包括底基板10和顺次固定在底基板10上底基座11、H型支架12和扁平支架13，底基板10是整个装置的基础，而依次设置在其上面的底基座11、H型支架12和扁平支架13形成高低错落的载位，能够方便安置其它制备装置，而高低错落可以使得物料在运输的过程中基本可以依赖于气压或者重力，减少人工直接干预的次数和范围。

在H型支架12顶部固定安装有溶胀室1，溶胀室1下方通过隔料板14安装有发育室2，且在溶胀室1和发育室2之间设有电磁输料管15，溶胀室1两侧分别通过缓存管16和第一直流导管17连接有恒温存储室3和乳化室4，在发育室2的侧面通过第二直流导管18也与乳化室4连接，且在乳化室4的底部也通过隔料板14安装有密炼室5，所述恒温存储室3固定安装在底基座11上，且所述乳化室4和密炼室5均固定安装在扁平支架13上。

在上述中，溶胀室1进行溶胀操作，发育室2进行多次的发育操作，而且溶胀室1和发育室2之间通过电磁输料管15连通，可以便于执行完相应操作后的物料传输，由于在本实施方式中，需要多次使用溶胀后的基质，因此，恒温存储室3起到临时或短期存储溶胀后的基质作用，对应的乳化室4执行相应的乳化操作，密炼室5执行密炼操作，通过多个装置的相互配合来实现制备过程。

作为本实施方式的优选，溶胀室1包括固定安装在正中心的压力反应釜101，压力反应釜101上方通过若干个均匀分布的拔扣安装有半椭球状的顶盖103，在压力反应釜101和顶盖103之间通过气密性橡胶垫圈连接，压力反应釜101和顶盖103之间的相互配合形成密闭的环境，从而实现高压溶胀，在压力反应釜101内壁上固定安装有若干均匀分布的电加热块102，在该顶盖103上固定安装有若干个相互独立的进料管104，独立设置的进料管104能够分门别类的按照需求进行加料，而不至于在加料阶段产生混乱，而且多根独立的进料管104可以实现多组加料的同时进行，避免在操作的过程中错过了对应的加料时间，且在顶盖103的中心固定安装有压力动态平衡阀105，该压力动态平衡阀105用于压力的控制，在实际的生产中，通过设定相应的阈值，当达到或者超过该阈值时，压力动态平衡阀105就会启动，释放相应的压力，从而保证压力反应釜101内的压力恒定，压力动态平衡阀105下方通过悬立支架固定安装有阔叶搅拌器106，阔叶搅拌器106提供缓慢的搅拌条件，促进溶胀，气密性橡胶垫圈上通过导气管安装有充气气泵107。

发育室2包括与电磁输料管15连通的螺杆挤出机201，且在所述螺杆挤出机201的入口端设有若干根第一辅料进入管202，其中一个第一辅料进入管202通过提取泵输送装置203与恒温存储室3连通。

本实施方式中，在发育室2中增加螺杆挤出机201，其作用则是可以根据需求进行预先的挤压，首先，可以在材料未进入发育室2时就对未进行处理的配料进行挤压处理，使其能够预先处于一个混合挤压的状态，便于后续的发育，提高生产效率；其次，由于需要再次添加配料，而且原混合料的粘度较大，直接向混合料中添加配料，其混合效果一般，而当混合效果较差时，将不能够满足发育的条件，在本发明中，当配料加入混合料之后还需要进行剪切搅拌，从而使其能够更好的处于发育状态，因此，通过螺杆挤出机201能够实现上述多个功能，而且对于螺杆挤出机201来说，上述工作均可以在一步中完成，在提高效率的同时，还可以降低其他配套设备的使用。

在安装有发育室2的H型支架12两侧均固定安装有梯架平台204，两个所述梯架平台204上分别设有发育监测装置载位和出料监测装置载位。作为优选的实施方式，在本发明中，发育是一定时间相对较长，而且条件较为苛刻的步骤，因此需要根据制备的精度和具体的生产工艺对相应的参数进行监控，而监控相应的参数则需要设置相应的监测设备，由于在本发明中，采用的是高低错位的方式进行布置的，为了便于实际的生产需求，在H型支架12上设置相应的载位，便于进行监控。

螺杆挤出机201的出口端固定安装有高速搅拌池205，经过螺杆挤出机201挤压混合后的混合料直接进入高速搅拌池205，并且在高速搅拌池205的中心固定安装有搅拌轴206，搅拌轴206上固定安装有相互交错的搅拌副叶207，通过高速搅拌作用来实现最终的混合，而考虑到混合料的粘度，在本实施方式中，其搅拌的速率为3000~4500r/min，仅仅是通过普通的机械搅拌，还不能够更加充分的混合，因此，根据现有机械搅拌的缺陷，在搅拌副叶207上均固定安装有剪切磨刀208，通过剪切磨刀208的剪切作用实现混合料的分割，在高速搅拌池205下方设有发育池209，经过高速搅拌、剪切等操作后的混合料在达到发育条件时将会直接进入发育池209进行多次的发育，发育池209底部均匀安装有若干个气泡喷头210，气泡喷头210在发育的过程中将会进行扰动，加强最终发育的效果，且在发育池209的底部和侧壁上均固定安装有呈回字形的第一强加热板211，用于加强热，满足发育室2中的温度需求，发育池209底部固定安装有与螺杆挤出机201连通的第二气泵输送装置212。

所述恒温存储室3包括缓冲塔301和终端存储罐302，其中，缓冲塔301作为一个临时存储的结构，将没用直接使用完的且已经经过溶胀的混合料临时存储起来，在缓冲塔301中能够保持原来溶胀室1内相同的压力和温度，使得混合料保持原来的状态，终端存储罐302作为一个短期的存储结构，将二次未临时使用完的混合料存储起来以便后续生产中继续使用，在缓冲塔301和终端存储罐302之间通过排液管连接。缓冲塔301通过提取泵输送装置203与螺旋挤出机201上的其中一个第一辅料进入管202连通，终端存储罐302内壁上也均匀安装有若干块电加热块，且在终端存储罐302顶部通过气压管连接有气压泵303，上述配套结构是为了使得终端存储罐302能够保持与溶胀室1相同的环境。

乳化室4包括由上至下依次设置的强热装置6、混合搅拌装置7和乳化研磨装置8，强热装置6和混合搅拌装置7分别与第一直流导管17和第二直流导管18连通，强热装置6、混合搅拌装置7和乳化研磨装置8之间均通过电磁输导管15连通，且在强热装置6和乳化研磨装置8之间还通过第一气泵输送装置9连通。

在本发明中，强热装置6是提供强热作用，而且在不断加热的过程中能够通过热力学原理进行对流，始终处于循环加热的过程中，使得整个装置中混合料可以得到均匀的强加热。

由于在不同的步骤中需要加入不同的配料，因此，搅拌和混合始终贯穿于整个工序中，而且在工序的末端，其混合料将会更加的粘稠，常规的搅拌已经不能够达到相应的混合，而在前述中的剪切混合也难以达到较大范围的混合，因此，本发明中的混合搅拌装置7将利用“水车”的原理进行搅动，并且配合搅拌进行混合，而且在混合的过程中还配合喷吹系统降低其粘度，促进流动和混合。

其中，乳化研磨装置8是其中的核心装置，将会对混合料进行彻底的混合，以便最终满足进入密炼机中进行密炼和成型，因此，该步骤将直接影响最终SBS复合材料的质量。

优选的是，强热装置6包括强热密封罐601，强热密封罐601内部固定安装有呈螺旋状排列的导流板602，且在位于最顶部的导流板602上固定安装有与强热密封罐601表面垂直的层析板603，层析板603中心设有与导流板602对应的输导孔，在层析板603的边缘固定安装有与强热密封罐601表面平行的保温阻隔板604，所述保温阻隔板604与强热密封罐601之间设有环状循环间隙通道，在保温阻隔板604的底部与位于最底部的导流板602直接连接，所述保温阻隔板604和导流板602的内壁上均固定安装有第二强加热板605。

在强热装置6中，第二强加热板605对混合料进行加热，当受热后，其粘度将会降低，而且还会由于密度的原因将会向上浮动，设置在其中螺旋状的导流板602将提供向上浮动的通道，而与强热密封罐601并列设置的保温阻隔板604形成环状循环间隙通道，从而构成一个热力学上的内循环通道，达到循环加热的目的。

混合搅拌装置7顶部设有若干根第二辅料进入管701，且在所述混合搅拌装置7两端和中心分别设有搅拌机702和搅拌筒703，搅拌机702上固定安装有若干块搅拌副叶，搅拌筒703通过横向转轴安装在混合搅拌装置7上，搅拌筒703上垂直于搅拌筒轴向固定安装有若干块相互平行的波折板704，且在相邻波折板704之间通过隔离料板固定安装有提料斗705。

在上述中，通过提料斗705不断的将粘稠的混合料进行搬运，从而实现较广范围内的流动，当整体由于不断主动搬运而实现流动时，设置在混合搅拌装置7两端的搅拌机702即可实现正常混合。

在混合搅拌装置7两端内壁上还固定安装有喷吹装置706，所述喷吹装置706包括设在混合搅拌装置7外侧的喷吹泵707，所述喷吹泵707通过喷吹管708与设在混合搅拌装置7上的若干个喷吹孔连通，所述喷吹孔有若干组，且分别位于混合搅拌装置顶部和底部的喷吹孔内均设有压力控制阀709。

喷吹装置706结合混合料的极性特点，向其中注入相当一部分的气体促进其降低粘度，提高流动性，而且这个过程在混合搅拌装置7中不同层面上不一样，可以实现不同层面上的差异性流动，进一步提高其流动性。

乳化研磨装置8包括胶体磨801，所述胶体磨801的入口处固定安装有两根引流管802，且该两根引流管802分别连接有主引流泵803和混合搅拌装置7，主引流泵803连接有皂液室804，提前进行润湿和预热，胶体磨801的出口端通过Y字型支架固定安装有多级筛网805，多级筛网805的均与水平面斜交，且在多级筛网805每层的底部固定安装有纵向震动电机806，对于不能通过多级筛网805筛选的结构将会根据不同的级别进行多次的乳化，直至其能够满足相应的乳化需求位置，多级筛网806每层下方均设有筛选料池807，所述筛选料池807内均通过次级引流管808与皂液池804连接，且在筛选料池807内均固定安装有循环泵809，所述循环泵809通过导流管与强热装置6连通，而对于已经经过多级筛网806筛选的混合料，若由于工艺上的需求也需要再次进行重复的乳化，直至达到工艺上的乳化需求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种高抗折SBS复合材料的溶胀发育装置，包括底基板（10）和顺次固定在底基板（10）上底基座（11）、H型支架（12）和扁平支架（13），在所述H型支架（12）顶部固定安装有溶胀室（1），所述溶胀室（1）下方通过隔料板（14）安装有发育室（2），且在溶胀室（1）和发育室（2）之间设有电磁输料管（15），所述溶胀室（1）两侧分别通过缓存管（16）和第一直流导管（17）连接有恒温存储室（3）和乳化室（4），在发育室（2）的侧面通过第二直流导管（18）也与乳化室（4）连接，且在乳化室（4）的底部也通过隔料板（14）安装有密炼室（5），所述恒温存储室（3）固定安装在底基座（11）上，且所述乳化室（4）和密炼室（5）均固定安装在扁平支架（13）上，其特征在于：

所述溶胀室（1）包括固定安装在正中心的压力反应釜（101），所述压力反应釜（101）内壁上固定安装有若干均匀分布的电加热块（102），所述压力反应釜（101）上方通过若干个均匀分布的拔扣安装有半椭球状的顶盖（103）；

所述发育室（2）包括与电磁输料管（15）连通的螺杆挤出机（201），所述螺杆挤出机（201）的出口端固定安装有高速搅拌池（205），所述高速搅拌池（205）的中心固定安装有搅拌轴（206），所述搅拌轴（206）上固定安装有相互交错的搅拌副叶（207），所述搅拌副叶（207）上均固定安装有剪切磨刀（208），在高速搅拌池（205）下方设有发育池（209），所述发育池（209）底部均匀安装有若干个气泡喷头（210），且在发育池（209）的底部和侧壁上均固定安装有呈回字形的第一强加热板（211），所述发育池（209）底部固定安装有与螺杆挤出机（201）连通的第二气泵输送装置（212）。

2.根据权利要求1所述的一种高抗折SBS复合材料的溶胀发育装置，其特征在于：在压力反应釜（101）和顶盖（103）之间通过气密性橡胶垫圈连接，在该顶盖（103）上固定安装有若干个相互独立的进料管（104），且在顶盖（103）的中心固定安装有压力动态平衡阀（105），所述压力动态平衡阀（105）下方通过悬立支架固定安装有阔叶搅拌器（106），所述气密性橡胶垫圈上通过导气管安装有充气气泵（107）。

3.根据权利要求1所述的一种高抗折SBS复合材料的溶胀发育装置，其特征在于：且在所述螺杆挤出机（201）的入口端设有若干根第一辅料进入管（202），其中一个第一辅料进入管（202）通过提取泵输送装置（203）与恒温存储室（3）连通。

4.根据权利要求3所述的一种高抗折SBS复合材料的溶胀发育装置，其特征在于：所述恒温存储室（3）包括缓冲塔（301）和终端存储罐（302），所述缓冲塔（301）和终端存储罐（302）之间通过排液管连接，所述缓冲塔（301）通过提取泵输送装置（203）与螺旋挤出机（201）上的其中一个第一辅料进入管（202）连通，所述终端存储罐（302）内壁上也均匀安装有若干块电加热块，且在终端存储罐（302）顶部通过气压管连接有气压泵（303）。

5.根据权利要求1所述的一种高抗折SBS复合材料的溶胀发育装置，其特征在于：在安装有发育室（2）的H型支架（12）两侧均固定安装有梯架平台（204），两个所述梯架平台（204）上分别设有发育监测装置载位和出料监测装置载位。

6.一种高抗折SBS复合材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100、溶胀，将天然橡胶、聚丙烯、氯化聚乙烯按照质量配比在压力反应釜中加热直至呈熔融状态，并持续保温获得基质；

步骤200、将溶胀后的基质与SBS按照配比混合，剪切研磨形成混合料后再高速搅拌，按照配比加入纳米有机蒙脱土、甲苯、甲基丙烯酸甲酯进行初级发育，在初级发育后加入溶胀后的基质进行二次发育；

步骤300、乳化分散，将发育后的混合料加热至120~130℃，并持续保温1~2h，按照配比加入润滑剂和低温交联剂，并加入乳化剂以及高温水配成的皂液，通过胶体磨将两者混合过磨乳化；

步骤400、密炼，将网状抗拉纤维、陶瓷纤维、纳米氧化镁、抗氧化剂和乳化后的原材料置于密炼机中进行密练，经过循环水冷却后经切粒机造粒。

7.根据权利要求6所述的一种高抗折SBS复合材料的制备工艺，其特征在于，在步骤100中，在压力反应釜中加热的具体步骤为：

步骤101、按照配比将原材料逐次加入压力反应釜中；

步骤102、向压力反应釜中通入二氧化碳或氮气排除压力反应釜中的空气，并持续通入二氧化碳或氮气增加压力反应釜中的压力至2~3MPa；

步骤103、持续给压力反应釜进行加热，并且控制压力反应釜内的压力保持在2~5MPa之间，直至压力反应釜中均呈熔融状态获得基质，持续保温。

8.根据权利要求6所述的一种高抗折SBS复合材料的制备工艺，其特征在于，在步骤200中，两次发育的具体步骤为：

初级发育，依次加入配料，并且持续高速搅拌使其充分混合，提高装置内的温度直至180~200℃，持续低速搅拌，发育3~4h；

二次发育，在初级发育的基础上，依次按照配比加入溶胀后的基质，首先通过高速搅拌作用使其充分混合，进一步提高装置内的温度直至200~210℃，维持该温度持续搅拌，发育4~5h。

9.根据权利要求6所述的一种高抗折SBS复合材料的制备工艺，其特征在于，在步骤300中，过磨乳化的具体步骤为：

步骤301、按照配比将原材料添加到混合料中，并且加入皂液，保持120~130℃的温度浸泡0.5-1h；

步骤302、通过80~100℃的高温皂液润湿胶体磨，并且持续以高温皂液浇注胶体磨进行预热；

步骤303、将浸泡后的混合料顺次导入胶体磨中进行研磨乳化，并且研磨乳化次数不低于3次。

10.根据权利要求6所述的一种高抗折SBS复合材料的制备工艺，其特征在于，在步骤400中，通过密炼机进行密炼的具体步骤为：

步骤401、调整密炼机的参数，使得密炼机的密炼温度为250~280℃，螺杆的转速为30~50r/min；

步骤402、将添加料按照配比放入密炼机，先进行第一次添加料密炼，并且将密炼后的添加料保持原来的密炼温度，再次加入密炼机中与乳化后的原料混合，再次提高密炼温度至300~320℃，提高螺杆的转速至80~100r/min；

步骤403、在密炼的过程中，控制循环冷却水的温度，使其按照梯度逐次降低冷却水温。

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