CN109591213A - 搅拌附着装置及超微细粉体与原料粒子混合料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种搅拌附着装置及超微细粉体与原料粒子混合料的制备方法，属于高分子材料制备领域，本发明提供的超微细粉体与原料粒子混合料的制备方法中，采用本发明提供的搅拌装置来将超微细粉体附着在原料粒子表面，一方面该装置采用搅拌的方式取代了现有技术中纺丝造粒的加工工艺，简化了生产工艺，降低了生产能耗，减轻了粉尘污染，另一方面该装置通过挡板遮挡的设置和导粉管引入的设计，结构虽然简单，但却解决了现有同类装置在搅拌附着过程中因搅拌或热空气上浮和超微细粉体细小的原因而造成超微细粉体漂浮到顶盖内端面，继而无法完成超微细粉体与原料粒子有效附着的问题，使得实际混合附着有效且均匀。

Description

搅拌附着装置及超微细粉体与原料粒子混合料的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料制备领域，尤其涉及搅拌附着装置及超微细粉体与原料粒子混合料的制备方法。
背景技术
超微细粉是极细粉末状固体物质的一种叫法，大小在10微米以下。特别是尺寸在1-100nm之间的纳米粉因为达到了纳米级，因而具备一些普通粉体所不具备的优良特性。
在为了获得不同特性纤维的纺丝过程中或者在塑料制品加工过程中，均需要将具有相应功能的微细粉体与原料粒子(切片或者粉料)混合，现有技术中，通常首先将微细粉体与原料粒子干法混合处理，而后将混合料用双螺杆熔融挤出，大量冷却水冷却成条带，用切粒机造粒，造粒后再进行干燥处理，最终才能用于进行纺丝成纤维或制成塑料制品。然而这种方法能耗高、粉尘污染大、工艺繁杂，且在后续的二次熔融过程中颗粒容易再次团聚以及因二次熔融会造成大分子降解。
本专利发明人在考虑上述的问题后，提出采用搅拌的方式来将超微细粉体附着至原料粒子，但是在实际的使用过程中发现，由于超微细粉体是超细粒子，同时搅拌混合需要在加热的环境下进行，超微细粉体在搅拌和热空气的推动下会大量漂浮在搅拌附着装置的内上方，而原料粒子处于搅拌附着装置的内底部，因此会造成超微细粉体无法与原料粒子形成有效附着，且超微细粉体附着在搅拌附着装置的内上方，导致浪费超微细粉体原料，影响附着质量的同时，还浪费超微细粉体原料。
发明内容
本发明提供一种搅拌附着装置及超微细粉体与原料粒子混合料的制备方法，以克服采用现有技术中的方法导致能耗高、粉尘污染大、工艺繁杂、且在后续的二次熔融后颗粒容易再次团聚和大分子发生降解的问题，也克服采用现有技术中的搅拌装置进行搅拌混合时导致的超微细粉体漂浮无法有效附着影响附着质量的问题，从而既降低能耗、减少粉尘，又避免超微细粉体漂浮，进而提高超微细粉体与原料粒子的混合质量。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种搅拌附着装置，其中，包括用于盛放物料的搅拌仓、用于对物料进行搅拌的搅拌机构、用于对所述搅拌仓进行加热的加热装置、挡板和入粉组件；所述搅拌机构的可转动部转动安装于所述搅拌仓的底部；所述加热装置设置在所述搅拌仓上；所述挡板位于所述搅拌仓内，且将所述搅拌仓分隔成用于放入超微细粉体的入粉区域和用于放入原料粒子的入料区域，所述入料区域和所述入粉区域的底部连通；所述入粉组件设置在所述搅拌仓的顶端，且所述入粉组件伸入所述入粉区域。
上述的搅拌附着装置，其中，所述搅拌仓包括仓体和设置在所述仓体上端的顶盖；所述加热装置固定安装在所述仓体上；所述顶盖位于所述加热装置的上方；所述挡板安装在所述仓体内，且所述挡板将所述仓体分隔成所述入料区域和所述入粉区域。
上述的搅拌附着装置，其中，所述搅拌机构包括电机和固定于所述电机输出轴上的搅拌桨；所述搅拌桨与所述仓体的底端转动连接且位于所述仓体内；所述电机位于所述仓体的底部。
上述的搅拌附着装置，其中，所述顶盖上设置有用于观察所述仓体内情况的视窗。
上述的搅拌附着装置，其中，所述顶盖上设置有用于监测所述搅拌仓内温度的测温器。
上述的搅拌附着装置，其中，所述加热装置为加热夹套。
上述的搅拌附着装置，其中，所述入粉组件包括导粉管和与所述导粉管连通的漏斗，所述漏斗设置于所述顶盖的上方，位于所述漏斗下方的所述导粉管贯穿所述顶盖且下端伸入所述入粉区域。
上述的搅拌附着装置，其中，所述出料管内部设置有顶针阀或插板阀；所述顶针阀或插板阀可封闭所述出料管。
上述的搅拌附着装置，其中，所述仓体的底部为倒圆台状，所述出料管安装在所述仓体倒圆台状底部的侧壁上。
上述的搅拌附着装置，其中，位于所述入料区域的所述仓体的底部设置有出料管。
一种超微细粉体与原料粒子混合料的制备方法，其中，采用如上述的搅拌附着装置，包括：
(1)将所述原料粒子投放到所述搅拌附着装置的搅拌仓的入料区域中；
(2)采用所述加热装置对所述搅拌仓内的原料粒子进行加热并搅拌，直至所述搅拌仓内的温度达到所述原料粒子的软化点温度，停止加热；
(3)通过所述搅拌附着装置的入粉组件将所述超微细粉体加入到所述搅拌仓的入粉区域，并持续搅拌，使所述超微细粉体附着在所述原料粒子表面，完成所述超微细粉体与原料粒子混合料的制备。
上述的超微细粉体与原料粒子混合料的制备方法，其中，当所述原料粒子材料为聚酯PET时，所述软化点的温度为238℃-240℃；当所述原料粒子材料为线性高密度聚乙烯PE时，所述软化点的温度为100℃-115℃；当所述原料粒子材料为等规聚丙烯PP时，所述软化点的温度为140℃-160℃；当所述原料粒子材料为尼龙6-PA6时，所述软化点的温度为180℃；当所述原料粒子材料为尼龙66-PA66时，所述软化点的温度为230℃-235℃；当所述原料粒子材料为聚苯硫醚PPS时，所述软化点的温度为258℃-262℃；当所述原料粒子材料为维纶时，所述软化点的温度为220℃-230℃；当所述原料粒子材料为聚氯乙烯时，所述软化点的温度为140℃-160℃。
上述技术方案具有如下优点或者有益效果：
本发明提供的超微细粉体与原料粒子混合料的制备方法中，采用本发明提供的搅拌装置来将超微细粉体附着在原料粒子表面，一方面该装置采用搅拌的方式取代了现有技术中纺丝造粒的加工工艺，简化了生产工艺，降低了生产能耗，减轻了粉尘污染，另一方面该装置通过挡板遮挡的设置和导粉管引入的设计，结构虽然简单，但却解决了现有同类装置在搅拌附着过程中因热空气上浮和超微细粉体细小的原因而造成超微细粉体漂浮到顶盖内端面，继而无法完成超微细粉体与原料粒子有效附着的问题，使得实际混合附着有效且均匀。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分，并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明实施例1提供的超微细粉体附着原料粒子的搅拌附着装置的爆炸结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的超微细粉体附着原料粒子的搅拌附着装置其中一个视角的等轴测示意图；
图3是本发明实施例1提供的超微细粉体附着原料粒子的搅拌附着装置另一视角的等轴测示意图；
图4是本发明实施例1提供的超微细粉体附着原料粒子的搅拌附着装置未装顶盖时的等轴测示意图；
图5是本发明实施例1提供的超微细粉体附着原料粒子的搅拌附着装置未装顶盖时的俯视图；
图6是本发明实施例1提供的超微细粉体附着原料粒子的搅拌附着装置仓体的等轴测示意图；
图7是本发明实施例1提供的超微细粉体附着原料粒子的搅拌附着装置的仓体与挡板装配的等轴测示意图；
图8是本发明实施例1提供的超微细粉体附着原料粒子的搅拌附着装置的搅拌桨的等轴测示意图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施，但不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1至图8所示，本发明实施例1提供的搅拌附着装置，包括用于盛放物料的搅拌仓1、用于对物料进行搅拌的搅拌机构2、用于对所述搅拌仓1进行加热的加热装置3、挡板4和入粉组件5；所述搅拌机构2的可转动部转动安装于所述搅拌仓1的底部；所述加热装置3设置在所述搅拌仓1上；所述挡板4位于所述搅拌仓1内，且将所述搅拌仓1分隔成用于放入超微细粉体的入粉区域12-01和用于放入原料粒子的入料区域12-02，所述入料区域12-02和所述入粉区域12-01的底部连通；所述入粉组件5设置在所述搅拌仓1的顶端，且所述入粉组件5伸入所述入粉区域12-01。
进一步地，所述搅拌仓1包括仓体12和设置在所述仓体12上端的顶盖13，还包括用于对所述仓体12提供支撑的支撑座11；所述仓体12的外围设置有固定托环12-1，为了便于拆装，所述仓体12的固定托环12-1部分通过螺丝紧固安装在所述支撑座11的上端，所述加热装置3通过螺丝紧固安装在所述仓体12的固定托环12-1上；所述顶盖13位于所述加热装置3的上方，且所述顶盖13与所述加热装置3上端铰接；所述挡板4安装在所述仓体12内，且所述挡板4将所述仓体12分隔成所述入料区域12-02和所述入粉区域12-01，所述搅拌仓1内部被加热装置3加热，超微细粉体被投入所述入粉区域12-01后，在搅拌或产生的热空气的推动下超微细粉体会产生漂浮，但是因为所述挡板4的设置，超微细粉体仅仅只会漂浮在入粉区域12-01的上方，由于区域的限制，超微细粉体大部分会通过所述入粉区域12-01底端的连通处进入入料区域12-02内，使得超微细粉体能够与盛放于所述仓体12内底端的原料粒子形成有效附着，提高了混合质量，也减少了超微细粉体的浪费。
更进一步地，所述搅拌机构2包括电机21和固定于所述电机21输出轴上的搅拌桨22；所述搅拌桨22与所述仓体12的底端转动连接且位于所述仓体12内；所述电机21位于所述仓体12的底部，所述电机21和所述搅拌桨22在本实施例中具体为减速电机21和十字搅拌桨22，所述减速电机21固定安装在所述支撑座11上，通过减速电机21带动十字搅拌桨22旋转从而实现对物料的搅拌；在所述仓体12的底端中心位置安装有与十字搅拌桨22转动连接的转动轴承12-2，提高了搅拌机构2搅拌过程中转动的稳定性和可靠性。
另外，在本实施例中，相对十字搅拌桨22的十字端面上垂直均匀分布八个搅拌杆22-1，所述搅拌杆22-1的设置在一定程度上起到抑制搅拌过程中物料交叉黏结情况的发生。
更进一步地，所述顶盖13上设置有用于观察所述仓体内情况的视窗13-1，可透过视窗13-1观察超微细粉体与原料粒子搅拌情况，并确定是否已经搅拌附着完成。
更进一步地，所述顶盖13上设置有用于监测所述搅拌仓1内温度的测温器13-2，在本实施例中的测温器13-2具体采用的是便于直观读数的数字测温器13-2。
更进一步地，所述加热装置3为加热夹套3，所述加热夹套3的外围上均匀分布设有四个固定耳31，在本实施例中加热夹套3是套接在所述仓体12上，然后在固定耳31位置通过螺丝将加热夹套3紧固安装在仓体12的固定托环12-1上，加热夹套3对仓体12直接加热，实现对仓体12内盛放的原料粒子的间接加热，使原料粒子实现软化，另外加热夹套3本身采用电加热的工作方式，存在工作寿命的问题，而加热夹套3与仓体12是相对独立的两部分，且采用可拆卸的连接方式，便于维修更换，避免了因加热装置3的报废而造成整个搅拌附着装置的报废。
对于原料粒子为PE等低软化点的材料时，高速搅拌混合超微细粉体产生的摩擦热便可以软化PE等低软化点的原料粒子，此时，加热夹套3可以不用通电加热。
进一步地，所述入粉组件5包括导粉管51和与所述导粉管51连通的漏斗52，所述漏斗52设置于所述顶盖13的上方，位于所述漏斗52下方的所述导粉管51贯穿所述顶盖13且下端伸入所述入粉区域12-01，所述漏斗52与所述导粉管51的上端采用螺纹连接，所述入粉组件5的结构设置一方面更好地将超微细粉体送入仓体12的内底端，另一方面减少了超微细粉体撒粉、漏粉的情况发生，避免超微细粉体的不必要浪费。
更进一步地，位于所述入料区域12-02的所述仓体12的底部设置有出料管12-3。
更进一步地，所述出料管12-3内部设置有顶针阀12-32，所述顶针阀12-32为现有技术中常见的阀体结构，且在市场上可直接购买，其结构特征及工作原理为本领域的技术人员所了解，所述顶针阀12-32安装在出料管12-3上，当顶针阀12-32的顶针机构顶入，所述顶针阀12-32位于所述出料管12-3内的末端部分可堵住位于仓体12内的出料管12-3的进料端，使得被投放进所述仓体12内的原料粒子不至于在未与超微细粉体混合的情况下落入出料管12-3内，所述顶针阀12-32的设置也是为了本搅拌附着装置构成一个相对封闭的搅拌环境，当所述顶针阀12-32的顶针机构退回，物料可从出料管12-3的出料口12-31处落出。
更进一步地，所述仓体12的底部为倒圆台状，所述出料管12-3安装在所述仓体12倒圆台状底部的侧壁上，便于完成搅拌混合附着的物料的出料。
本发明实施例1还提供了一种超细微粉体与原料粒子混合料的制备方法，采用本发明实施例1提供的搅拌附着装置，先通过顶针阀12-32实现出料管12-3的封闭，随后打开顶盖13，然后将原料粒子投放入仓体12的入料区域12-02内，接着盖上顶盖13，随后启动加热夹套3，使得加热夹套3对仓体12(仓体12具体可选择采用导热优良的铝合金材质加工而成)直接加热，从而实现对仓体12内的原料粒子间接加热，在预加热过程中，可以通过数字测温器13-2实时观测仓体12内的温度，紧接着启动减速电机21，减速电机21带动十字搅拌桨22转动，从而十字搅拌桨22对加入的原料粒子进行搅拌，使得原料粒子被快速均匀地加热到相应的合适温度(该合适温度是指原料粒子对应的软化点温度)，实现对原料粒子的加热软化，随后将超微细粉体从漏斗52处倒入，超微细粉体继而从导粉管51进入仓体12的入粉区域12-01内，在挡板4的遮挡下和导粉管51的伸入引导下，另外由于入粉区域12-01设置的相对狭小，也无法形成超微细粉体的大量漂浮聚集，因此超微细粉体会从入粉区域12-01和入料区域12-02的连通处进入仓体12入料区域12-02的内底端，在搅拌桨22的搅拌带动下，超微细粉体将逐渐完成与原料粒子的有效附着，透过视窗13-1观察，等到超微细粉体与软化的原料粒子均匀充分混合附着后(即超微细粉体均匀附着在原料粒子的外表面)，便可以通过顶针阀12-32打开出料管的管路，在搅拌桨22的继续转动驱动下，完成混合附着的物料便可以顺着出料管12-3从出料口12-31处落出。综上所述，一方面该装置采用搅拌的方式取代了现有技术中双螺杆熔融挤出造粒的加工工艺，简化了生产工艺，降低了生产能耗，减轻了粉尘污染，更避免了因二次熔融造成颗粒的再次团聚和大分子的降解，另一方面该装置通过挡板4遮挡的设置和导粉管51引入的设计，结构虽然简单，但却解决了现有同类装置在搅拌附着过程中因热空气上浮和超微细粉体细小的原因而造成超微细粉体漂浮到顶盖13内端面，继而无法完成超微细粉体与原料粒子有效附着的问题，使得实际混合附着有效且均匀。
需要说明的是，本实施例中所提到的减速电机21、加热夹套3、数字测温器13-2和顶针阀12-32均可在现有的市场中直接购买，且按照具体的使用说明可直接使用。
本实施例中，原料粒子具体可以是聚酯切片、尼龙切片、聚烯烃切片等不同种类的切片，也可以是超高分子量聚乙烯粉料；超微细粉体具体可以是碳酸钙、氯化锂、碳纳米管、石墨烯、硫酸锌、三氧化二铝、三氧化二铁等超细微粉体。
在本发明实施1提供的超细微粉体与原料粒子混合料的制备方法中，当原料粒子材料为聚酯PET时，软化点的温度为238℃-240℃；当原料粒子材料为线性高密度聚乙烯PE时，软化点的温度为100℃-115℃；当原料粒子材料为等规聚丙烯PP时，软化点的温度为140℃-160℃；当原料粒子材料为尼龙6-PA6时，软化点的温度为180℃；当原料粒子材料为尼龙66-PA66时，软化点的温度为230℃-235℃；当原料粒子材料为聚苯硫醚PPS时，软化点的温度为258℃-262℃；当原料粒子材料为维纶时，软化点的温度为220℃-230℃；当原料粒子材料为聚氯乙烯时，软化点的温度为140℃-160℃。
综上所述，本发明实施例1提供的超微细粉体与原料粒子混合料的制备方法中，采用本发明实施例1提供的搅拌装置来将超微细粉体附着在原料粒子表面，一方面该装置采用搅拌的方式取代了现有技术中纺丝造粒的加工工艺，简化了生产工艺，降低了生产能耗，减轻了粉尘污染，另一方面该装置通过挡板遮挡的设置和导粉管引入的设计，结构虽然简单，但却解决了现有同类装置在搅拌附着过程中因搅拌或热空气上浮和超微细粉体细小的原因而造成超微细粉体漂浮到顶盖内端面，继而无法完成超微细粉体与原料粒子有效附着的问题，使得实际混合附着有效且均匀。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种搅拌附着装置，其特征在于，包括用于盛放物料的搅拌仓、用于对物料进行搅拌的搅拌机构、用于对所述搅拌仓进行加热的加热装置、挡板和入粉组件；所述搅拌机构的可转动部转动安装于所述搅拌仓的底部；所述加热装置设置在所述搅拌仓上；所述挡板位于所述搅拌仓内，且将所述搅拌仓分隔成用于放入超微细粉体的入粉区域和用于放入原料粒子的入料区域，所述入料区域和所述入粉区域的底部连通；所述入粉组件设置在所述搅拌仓的顶端，且所述入粉组件伸入所述入粉区域。
2.如权利要求1所述的搅拌附着装置，其特征在于，所述搅拌仓包括仓体和设置在所述仓体上端的顶盖；所述加热装置固定安装在所述仓体上；所述顶盖位于所述加热装置的上方；所述挡板安装在所述仓体内，且所述挡板将所述仓体分隔成所述入料区域和所述入粉区域。
3.如权利要求2所述的搅拌附着装置，其特征在于，所述搅拌机构包括电机和固定于所述电机输出轴上的搅拌桨；所述搅拌桨与所述仓体的底端转动连接且位于所述仓体内；所述电机位于所述仓体的底部。
4.如权利要求2所述的搅拌附着装置，其特征在于，所述顶盖上设置有用于观察所述仓体内情况的视窗。
5.如权利要求2所述的搅拌附着装置，其特征在于，所述顶盖上设置有用于监测所述搅拌仓内温度的测温器。
6.如权利要求1所述的搅拌附着装置，其特征在于，所述加热装置为加热夹套。
7.如权利要求2所述的搅拌附着装置，其特征在于，所述入粉组件包括导粉管和与所述导粉管连通的漏斗，所述漏斗设置于所述顶盖的上方，位于所述漏斗下方的所述导粉管贯穿所述顶盖且下端伸入所述入粉区域。
8.如权利要求2所述的搅拌附着装置，其特征在于，位于所述入料区域的所述仓体的底部设置有出料管。
9.一种超微细粉体与原料粒子混合料的制备方法，其特征在于，采用如权利要求1-8中任意一项所述的搅拌附着装置，包括：
(1)将所述原料粒子投放到所述搅拌附着装置的搅拌仓的入料区域中；
(2)采用所述加热装置对所述搅拌仓内的原料粒子进行加热并搅拌，直至所述搅拌仓内的温度达到所述原料粒子的软化点温度，停止加热；
(3)通过所述搅拌附着装置的入粉组件将所述超微细粉体加入到所述搅拌仓的入粉区域，并持续搅拌，使所述超微细粉体附着在所述原料粒子表面，完成所述超微细粉体与原料粒子混合料的制备。
10.如权利要求9所述的超微细粉体与原料粒子混合料的制备方法，其特征在于，当所述原料粒子材料为聚酯PET时，所述软化点的温度为238℃-240℃；当所述原料粒子材料为线性高密度聚乙烯PE时，所述软化点的温度为100℃-115℃；当所述原料粒子材料为等规聚丙烯PP时，所述软化点的温度为140℃-160℃；当所述原料粒子材料为尼龙6-PA6时，所述软化点的温度为180℃；当所述原料粒子材料为尼龙66-PA66时，所述软化点的温度为230℃-235℃；当所述原料粒子材料为聚苯硫醚PPS时，所述软化点的温度为258℃-262℃；当所述原料粒子材料为维纶时，所述软化点的温度为220℃-230℃；当所述原料粒子材料为聚氯乙烯时，所述软化点的温度为140℃-160℃。
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