CN109810214A - 一种环保节能的亚克力板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保节能的亚克力板的制备方法，其包括：(1)将废气亚克力回收得到的MMA单体与其他各种原料混合，得到浆料；(2)将浆料喷入常温区，排气；(3)水浴加热，进行初步聚合，得到初步聚合板材；(4)热风加热，进行高温聚合，得到高强度亚克力板成品。本发明的制备方法可连续生产，生产效率高，亚克力板一次性自动成型，避免现有工艺吊运模具等操作，简化了生产工艺。喷淋加热的方式相对于传统的电加热方式，其升温更为均匀，有利于提高亚克力板的聚合质量。热风加热可以对亚克力原料加热至一百摄氏度以上，提升了亚克力板的聚合程度。

Description

一种环保节能的亚克力板的制备方法

技术领域

本发明涉及亚克力板循环利用技术领域，尤其涉及一种环保节能的亚克力板的制备方法。

背景技术

甲基丙烯酸甲酯是一种有机化合物，又称MMA，简称甲甲酯。是一种重要的化工原料，是生产透明塑料聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃，PMMA)的单体。用来生产浴缸的亚克力板在加热到一定温度后会裂解出MMA，将废弃的亚克力板回收和加热，裂解，将主要的裂解产物MMA回收和储存，是亚克力板循环利用的有效方法。

现有的亚克力板加热主要使用锅炉，将亚克力板放置于锅炉内加热，并在锅炉顶部收集裂解出的气体。采用此方法的缺点是：1、锅炉的保温较差，加热过程消耗大量能源。2、锅炉内的亚克力板受热不均匀，外围的亚克力板温度过高，中心的亚克力板却未达到裂解和蒸发温度，影响裂解效率和回收质量。3、加热后的炉渣需要打开锅炉的盖子清理，由于MMA气体具有刺激性，影响操作人员的身体健康。

现有的亚克力板，主要采用框型的模具，它主要由上下两块板组成，这两块板将亚克力板的成型原料夹在中间，然后吊入温水池中，进行水浴，数个小时后将其吊出或移入不同温度的温水池中，等模具中的亚克力板原料聚合形成固态的亚克力板。此方法需要占用大量空间，生产效率低。为了保证亚克力板的光滑度，作为模具的两块板一般采用玻璃制成，搬运过程容易造成玻璃破碎，威胁工人的安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种环保节能的亚克力板的生产方法，可实现亚克力板的自动化循环再造工艺，节能环保，生产效率高。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种环保节能的亚克力板的制备方法，其包括：

(1)将甲基丙烯酸甲酯A 50-70份，甲基丙烯酸甲酯B 20-30份，引发剂0.1-1份，色料0-5份，增韧剂0.5-5份，硬脂酸0.1-1份混合均匀，得到浆料；

(2)将所述浆料喷入由上成型机构与下成型机构形成的常温区；并通过上成型钢带与下成型钢带向前输送；所述上成型钢带的工作表面与下成型钢带的工作表面保持预定距离；

(3)将所述浆料输送至由所述上成型机构与下成型机构形成的水浴加热区，通过设置在不同位置水喷头喷射不同温度的水，以使所述浆料在向前输送的过程中不断进行聚合，形成初步聚合板材；

(4)将所述初步聚合板材输送至由所述上成型机构与下成型机构形成的热风加热区；通过设置在不同位置的多组热风喷头喷出热风加热，以使所述初步聚合板材在向前输送的过程中不断进行高温聚合；得到亚克力板成品；

所述甲基丙烯酸甲酯B的制备方法为：

(一)将废弃亚克力破碎至粒径＜20mm，得到颗粒料；

(二)将所述颗粒料通过螺杆输送，依次经过第一加热管预热、第二加热管高温裂解以及第三加热管低温裂解后，得到甲基丙烯酸甲酯单体蒸汽；

(三)将所述甲基丙烯酸甲酯单体蒸汽经过两次冷凝后得到甲基丙烯酸甲酯B成品。

作为上述技术方案的改进，所述水浴加热区温度为60-80℃；所述热风加热区温度为120-150℃；

所述浆料在常温区的停留时间为0.1-0.5h；

所述浆料在水浴加热区的停留时间为1.5-4h；

所述浆料在热风加热区的停留时间为1-3h。

作为上述技术方案的改进，所述引发剂选用偶氮二异丁腈与过氧化二碳酸二异丙酯的混合物，偶氮二异丁腈与过氧化二碳酸二异丙酯的重量比为1:(3-5)。

作为上述技术方案的改进，所述甲基丙烯酸甲酯A的纯度＞99％，甲基丙烯酸甲酯B的纯度为91％-95％。

作为上述技术方案的改进，所述喷嘴与活动供料机构连接，所述活动供料机构包括与供料管连接并固定设置的半球座，以及设于半球座上，可以相对半球座移动的弧形盖；所述弧形盖上设有能够水平摆动的水平摆动头，所述水平摆动头上设有所述喷嘴。

作为上述技术方案的改进，所述上成型钢带设于上成型辊上，所述上成型钢带上还设有真空吸附机构，其用于使上成型钢带的工作部分与对应的上成型辊紧贴；所述真空吸附机构包括第一套管、第二套管和真空泵；所述第二套管套接于第一套管中，所述第一套管的底面位于上成型钢带的工作部分的上表面处，所述第二套管能够相对第一套管伸缩，所述真空泵用于吸取第一套管和第二套管中的空气。

作为上述技术方案的改进，所述上成型辊和下成型辊通过对应的调节座固定安装，所述调节座具有单个上成型辊或下成型辊独立调节功能，以及多个上成型辊或下成型辊独立调节功能；所述调节固定座包括固定设置的基板，所述基板上竖直设有滑槽；能够相对基板上下滑动的活动板，所述活动板上设有滑块，所述滑块伸入滑槽中；所述活动板上设有调节螺栓，所述上成型辊或下成型辊通过滑座设于所述调节螺栓上。

作为上述技术方案的改进，步骤(二)包括：

将所述颗粒料经加料口加入第一加热管，并通过螺杆输送至第二加热管，在输送过程中通过加热装置不断加热，使所述第一加热管出口处颗粒料温度为200-300℃；在输送过程中通过第一出气管排出颗粒料中混杂的空气；

通过第二加热管的加热装置维持第二加热管内温度为500-600℃，并采用螺杆输送，在输送过程中所述颗粒料不断热解，通过连接在第二加热管不同位置的第二出气管收集裂解得到的甲基丙烯酸甲酯单体蒸汽；未热解颗粒料通过螺杆输送至竖直透气管；

所述未热解颗粒料通过所述竖直透气管进入第三加热管，维持第三加热管管内温度为400-500℃，采用螺杆输送，以使所述未热解颗粒料不断热解；通过设置于第三加热管不同位置的第三出气管收集裂解得到的甲基丙烯酸甲酯单体蒸汽；

步骤(三)包括：

将收集得到的甲基丙烯酸甲酯单体蒸汽汇集到出气汇集管，所述第二出气管与第三出气管连入出气汇集管；通过与出气汇集管相连的水冷分管进行一次冷凝，并通过液氮冷却机构进行二次冷凝后得到甲基丙烯酸甲酯单体成品。

作为上述技术方案的改进，步骤(二)中，第一加热管出口处颗粒料温度为200-250℃；第二加热管内温度为550-600℃；第三加热管管内温度为400-450℃；

所述颗粒料在第一加热管内的停留时间为0.5-1h；在第二加热管内的停留时间为1-1.5h；在第三加热管内的停留时间＜0.5h。

作为上述技术方案的改进，所述螺杆包括杆体、进料扇叶组和反应扇叶组，所述进料扇叶组由进料扇叶沿杆体在同一圆周内设置组成，所述反应扇叶组由反应扇叶沿杆体在同一圆周内设置组成；所述进料扇叶的倾斜角度大于反应扇叶的倾斜角度；多组反应扇叶组间隔预定距离轴向设于杆体上；同组相邻的反应扇叶之间设有排气间隙。

实施本发明，具有如下有益效果：

1，本发明通过特定的回收裂解机构对废弃的亚克力板进行裂解，获得了MMA单体；具体的，粉碎后的亚克力颗粒在加热系统中的第一加热管、第二加热管和第三加热管中依次加热，并在螺杆的推送和搅拌作用下使裂解出的气体析出，分段进入各出气管后，进入冷却系统进行冷却，自动完成亚克力板的裂解、MMA气体的冷却和储存，效率高，节能环保。同时，通过对于温度制度的控制，提升了裂解反应MMA单体回收率以及所得到MMA单体的纯度。

2，本发明回收裂解机构裂解得到的MMA单体纯度高，无需进一步纯化即可用于亚克力板的生产，节能环保，废弃物利用效率高。

3，本发明通过连续运转的的上成型钢带和下成型钢带对亚克力板进行连续成型，使得亚克力板在成型的过程之中充分聚合；因此，制备得到的亚克力板规格大、强度高。

4，本发明在亚克力配方之中添加了增韧剂，有效提升了成型过程中板件的刚度；并通过对于温度、停留时间的控制，保证了亚克力板厚度均匀，聚合程度高、强度高。

5，本发明通过连续运转的生产系统生产亚克力板，生产效率高；亚克力板一次性自动成型，避免现有工艺吊运模具等操作，简化了生产工艺。喷淋加热的方式相对于传统的电加热方式，其升温更为均匀，有利于提高亚克力板的聚合质量。热风加热可以对亚克力原料加热至一百摄氏度以上，提升了亚克力板的聚合程度。

附图说明

图1是本发明亚克力回收裂解制备甲基丙烯酸甲酯单体的方法流程图；

图2是本发明亚克力回收裂解机构的加热系统的结构示意图；

图3是本发明亚克力回收裂解机构的冷却系统的原理图；

图4是本发明的水冷分管的结构示意图；

图5是本发明的液氮罐的结构示意图；

图6是本发明的第一加热管、第二加热管或第三加热管的结构示意图；

图7是本发明的螺杆的第一实施例的结构示意图；

图8是本发明的螺杆的第二实施例的结构示意图；

图9是本发明亚克力板的制备方法流程图；

图10是本发明亚克力板成型机构的整体结构示意图；

图11和12是本发明的喷嘴和活动供料机构的结构示意图；

图13和14是本发明的真空吸附机构的结构示意图；

图15是本发明的调节座的第一实施例结构示意图；

图16是本发明的调节座的第二实施例结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

本发明实施例通过亚克力回收裂解机构对回收的亚克力板材进行裂解，获得MMA单体，再通过亚克力板成型机构将MMA单体作为原料重新制成亚克力板，实现亚克力板的循环利用。下面将本实施例分成亚克力裂解和聚合两大部分详述对应的制备方法、机械结构和原理。

亚克力回收裂解机构、回收方法

本发明提供了亚克力回收裂解制备MMA单体的方法，结合图1，其包括以下步骤：

(一)将亚克力破碎至粒径＜20mm，得到颗粒料；

将一些工厂使用得到亚克力边角料以及废旧亚克力料等破碎，得到颗粒料；所述颗粒料粒径＜20mm，优选的，颗粒料粒径为2-10mm，颗粒过大，不利传热；颗粒过小，堆积密度较大，不易输送。

(二)将所述颗粒料预热至200-300℃，并排出空气；

具体的，将所述颗粒料经加料口加入第一加热管，并通过螺杆输送至第二加热管，在输送过程中通过加热装置不断加热，使所述第一加热管出口处颗粒料温度为200-300℃；在输送过程中通过第一出气管排出颗粒料中混杂的空气；

其中，所述第一加热管出口处颗粒料温度优选为200-250℃；颗粒料在第一加热管中的停留时间为0.5-1h；在此条件下，颗粒料中混杂的空气(水蒸气)被完全排出，降低了后续副反应产物的生成量；同时，此温度范围内亚克力部分熔化，颗粒料与熔化料配比合理，流动性较强，容易输送。

(三)将步骤(二)得到的颗粒料在500-600℃下热解；

具体的，通过第二加热管的加热装置维持第二加热管内温度为500-600℃，并采用螺杆输送步骤(二)得到的颗粒料，在输送过程中所述颗粒料不断热解，通过第二出气管收集得到的MMA单体蒸汽；未热解颗粒料通过螺杆输送至透气管；

其中，所述第二加热管内温度优选为550-600℃，进一步优选为550-580℃，所述颗粒料停留时间为1-1.5h；在此反应条件下，在外围的亚克力迅速裂解，形成MMA单体，而中心的亚克力仅吸收部分能量，部分熔化或热解。

(四)将未热解颗粒料在400-500℃下热解；

具体的，所述未热解颗粒料通过竖直透气管进入第三加热管，维持第三加热管管内温度为400-500℃，采用螺杆输送，以使所述未热解颗粒料不断热解；通过第三出气管收集MMA单体蒸汽；

其中，所述第三加热管内温度优选为400-450℃，进一步优选为420-450℃；所述未热解颗粒料热解时间＜0.5h，剩余的少量亚克力迅速热解，形成MMA单体，由于此时亚克力物料量较低，故相应降低了反应温度，以减少副产物的产生。

(五)将MMA单体蒸汽两次冷凝，得到MMA单体成品；

具体的，将步骤(三)与步骤(四)收集得到的MMA单体蒸汽汇集到出气汇集管，通过水冷分管进行一次冷凝，并通过液氮冷却机构进行二次冷凝后得到MMA单体成品；

需要说明的是，亚克力裂解与温度关系密切。当温度较低时，其发生解聚反应，形成MMA单体；而温度较高时，亚克力会与空气中的水蒸气结合，发生弱链降解反应，生成副产物甲醇、甲基丙烯烃、丙酮等。传统的亚克力裂解设备，为了保障完全裂解，常采用较高加热温度(700-800℃)，这不仅大幅降低了MMA单体得率(80-87％)，也降低了MMA单体纯度(＜90％)。为了解决此问题，在本发明过程中，将温度控制分为三个区段，首先，通过第一加热管缓慢预热，将亚克力颗粒预热至200-300℃，并在预热过程中排除颗粒中夹杂的空气(水蒸气)，降低后续发生降解反应的可能性；其次，通过温度较高的第二加热管(500-600℃)，在螺杆的搅拌下发生裂解反应，由于温度较低，产生的副产物较少；最后，未完全反应的中心残余料进入第三加热管，在较低温度下(400-500)℃下完全反应；有效提升了MMA单体回收率与MMA单体。下表列举了各种工艺裂解废旧亚克力制备单体MMA的工艺条件及其性质，由表中可以看出，本发明中裂解反应MMA单体回收率≥91％，所述MMA单体成品的纯度≥93％。

相应的，结合图2和图3，本发明还提供了一种MMA单体的生产系统，包括加热系统1和冷却系统2；所述加热系统1包括依次连接的第一加热管11、第二加热管12和第三加热管13，所述第一加热管11、第二加热管12和第三加热管13内均设有螺杆14，所述第一加热管11、第二加热管12和第三加热管13均设有加热装置15；所述第一加热管11的前端设有进料口111，所述第一加热管11上设有第一出气管16，所述第二加热管12上的不同位置设有第二出气管17，所述第三加热管13上的不同位置设有第三出气管18，所述第二加热管12与第三加热管13之间通过竖直设置的透气管10连接，所述第二加热管12连接透气管10的侧面，第三加热管13连接透气管10的下端，所述透气管10上端连接有第四出气管19；所述冷却系统2包括依次连接的水冷分管21、水冷总管22和液氮冷却机构23，所述水冷分管21用于将MMA单体蒸汽冷却液化，所述水冷总管22将水冷分管21液化后的MMA单体汇集冷却，所述液氮冷却机构23用于将水冷总管22冷却后的MMA单体冷却到预定温度，并保存。

采用本实施例，能够使粉碎后的亚克力颗粒在加热系统1中的第一加热管11、第二加热管12和第三加热管13中依次加热，并在螺杆14的推送和搅拌作用下使裂解出的气体析出，分段进入各出气管后，进入冷却系统2进行冷却，自动完成亚克力板的裂解、MMA气体的冷却和储存，效率高，节能环保。

具体地，结合图4和图5，所述水冷分管21包括第一水冷壳体211和气液流通分管212，所述水冷总管22的结构与水冷分管21类似，包括第二水冷壳体和气液流通总管，所述气液流通分管212设于第一水冷壳体211内，所述气液流通总管设于第二水冷壳体内，所述第一水冷壳体211和第二水冷壳体内均设有冷却液，所述冷却液通入水冷塔中进行冷却。所述液氮冷却机构23包括液氮罐和液氮生产装置，所述液氮罐具有MMA单体容纳腔231和围绕所述MMA单体容纳腔231设置的液氮容纳腔232；所述液氮生产装置用于为液氮容纳腔232供应液氮。

下面结合本方案的具体结构详细说明其制备方法：

1、将回收的亚克力板粉碎，得到亚克力颗粒。

2、将亚克力颗粒从第一加热管11的进料口111加入，第一加热管11内的螺杆14旋转，同时，第一加热管11上的加热装置15开始对第一加热管11加热，亚克力颗粒开始升温。结合图6，所述加热装置15为缠绕在第一加热管11、第二加热管12或第三加热管13表面的感应加热线圈；所述第一加热管11、第二加热管12或第三加热管13表面包覆有保温层151，以防热量散失。

结合图7，为了改善亚克力颗粒在加热管内的堆积情况，所述螺杆14具有特殊的结构：所述螺杆14包括杆体141、进料扇叶组142和反应扇叶组143，所述进料扇叶组142由进料扇叶沿杆体141在同一圆周内设置组成，所述反应扇叶组143由反应扇叶沿杆体141在同一圆周内设置组成；所述进料扇叶的倾斜角度大于反应扇叶的倾斜角度；多组反应扇叶组143间隔预定距离轴向设于杆体141上；同组相邻的反应扇叶之间设有排气间隙144。当亚克力颗粒与螺杆14接触时，倾斜角度较大的进料扇叶组142能够较快地将亚克力颗粒往前输送，保证进入第一加热管11内的亚克力颗粒的空间被压缩，提高处理效率。

接着，亚克力颗粒与反应扇叶组143接触，所述反应扇叶组143除了将亚力克往前推进外，还起到翻动亚克力，使其受热均匀的作用，更为重要的是保证裂解产生的气体能够快速排出。根据本发明反应扇叶组143的第一种实施例，同一反应扇叶组143的所有反应扇叶143a位于同一螺旋面内。所述进料扇叶组142由3片进料扇叶组成；所述反应扇叶组143由3片反应扇叶143a组成。此时，所有的反应扇叶143a看起来像是螺钉的螺纹在轴向切出了3道缺口，上述缺口形成上述排气间隙144。采用本结构，由于反应扇叶143a都在螺纹线上移动，亚克力的输送更为平稳，每组反应扇叶143a之间的亚克力在裂解产生气体后，每当反应扇叶143a的排气间隙144朝上，产生的气体就会从排气间隙144朝不同的反应扇叶组143移动，直到从第一出气管16排出。

如图8所示，根据本发明反应扇叶组143的第二种实施例，同一反应扇叶组143的所有反应扇叶143b的结构相同，并且周向设置在同一径向节点上。此时，所有的反应扇叶143b看起来像是普通风扇的扇叶，排气间隙144由反应扇叶143b之间的间隙自然形成。采用本结构，亚克力在经过每组反应扇叶组143时，均被彻底搅动，更有利于气体排出，亚克力受热也更均匀，但是，必须通过设计进料扇叶组142与反应扇叶143b的直径比例，以此控制亚克力的进料速度，防止进料过快造成亚克力之间的摩擦力过大，使螺杆14无法转动或变形损坏。

3、亚克力在第一加热管11、第二加热管12和第三加热管13之间依次移动，直到所有MMA单体裂解排出。所述第一加热管11与第二加热管12、第二加热管12与第三加热管13相互垂直设置。垂直设置的三段管体使亚克力在不同管体时经历转向或掉落，成块的亚克力在转向或掉落过程容易分开，便于继续裂解。

其中，所述第二出气管17共两组，它们分设于第二加热管12上，靠近第二加热管12与第一加热管11或透气管10的连接处，所述第三出气管18共三组，它们间距均匀地分布在第三加热管13上并同时连入出气汇集管181中。所述第二加热管12与第三加热管13之间通过竖直设置的透气管10连接，所述第二加热管12连接透气管10的侧面，第三加热管13连接透气管10的下端。从第二加热管12末端送出的亚力克，已经经历了两端升温，大部分已经裂解，但是，部分含有杂质的亚克力也可能会聚合成块，难以分开。此时，这类亚克力进入透气管10后，由于透气管10内没有螺杆14，不会受到螺杆14的阻挡，其空间也明显较大，而且它是垂直设置的，亚克力在此进行自由落体运动，利用自身重力，将亚克力块分开。或者在此空间内，亚克力块外部的压力减少，亚克力块内的气体能够将亚克力块弹开成几块，并从弹开成几块的亚克力中逃逸，然后直接从透气管10顶部的第四出气管19排出。

4、冷凝

从第一加热管11、第二加热管12、第三加热管13和透气管10生成的MMA气体由于密度较小，自动向管体上部聚集，并从对应的第一出气管16、第二出气管17、第三出气管18和第四出气管19排出，进入到水冷分管21中。在水冷分管21中，MMA气体被通入气液流通分管212中，与第一水冷壳体211内的冷却液进行热交换，MMA气体逐渐冷却和液化，部分液化的MMA气体体积大大减小，然后汇集通入水冷总管22中。在水冷总管22中进一步冷却，将大部分的气体转换为液体。最后，MMA单体通入液氮冷却机构23中，降低其活跃程度，使其呈现凝胶状的稳定状态，便于存储和后续处理。

亚克力板成型机构、成型方法：

如图9所示，本发明还公开了一种亚克力板的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将各种原料混合，得到浆料；

具体的，将甲基丙烯酸甲酯A 50-70份，甲基丙烯酸甲酯B 20-30份，引发剂0.1-1份，色料0-5份，增韧剂0.5-5份，硬脂酸0.1-1份混合均匀，得到浆料；

(2)将浆料喷入常温区，排气；

具体的，将所述浆料喷入有上成型机构与下成型机构形成的常温区；并通过上成型钢带与下成型钢带向前输送；所述上成型钢带上部设有上成型辊，所述下成型钢带下部设有下成型辊，所述上成型辊和下成型辊配合，使上成型钢带的工作表面与下成型钢带的工作表面保持预定距离；

(3)水浴加热，进行初步聚合，得到初步聚合板材；

具体的，将所述浆料输送至由所述上成型机构与下成型机构形成的水浴加热区，通过设置在不同位置多组水喷头喷射不同温度的水，以使所述浆料在向前输送的过程中不断进行聚合，形成初步聚合板材；

(4)热风加热，进行高温聚合，得到高强度亚克力板成品。

具体的，将所述初步聚合板材输送至由所述上成型钢带与下成型钢带形成的热风加热区；通过设置在不同位置的多组热风喷头喷出热风加热，以使所述初步聚合板材在向前输送的过程中不断进行高温聚合；得到所述高强度亚克力板成品。

一方面，为了克服浇注法生产效率低的缺陷，本发明设计了可连续生产亚克力板的生产系统，将亚克力浆料置于两条连续运转的钢带之间进行聚合、成型；实现了亚克力板的连续生产，提高生产效率。另一方面，为了克服传统挤压法聚合程度较低的缺陷，本发明在钢带组成的反应区中设置了水浴加热区以及热风加热区，以使得亚克力原料在成型过程之中充分反应聚合，大幅提升其机械性能。

本发明亚克力板生产系统中，钢带长度可达100m以上，因此，在生产过程之中，如何保障保障亚克力板厚度均匀，降低翘曲缺陷，是主要的难题。为此本发明对配方进行了改进，具体的，在本发明中，所述亚克力板主要由下述重量份的原料制成：甲基丙烯酸甲酯(MMA)80-95份，引发剂0.1-1份，色料0-5份，增韧剂0.5-5份，硬脂酸0.1-1份；在配方之中添加了增韧剂，其可作为支撑骨架，在板材未充分固化前，降低其翘曲度；使其能够适应本发明生产系统。

其中，所述引发剂选用偶氮二异丁腈与过氧化二碳酸二异丙酯的混合物，偶氮二异丁腈与过氧化二碳酸二异丙酯的重量比为1:(3-5)；偶氮二异丁腈与过氧化二碳酸二异丙酯均可在较低温度下分解，使得MMA单体发生聚合反应，避免在输送过程之中产生缺陷。优选的，偶氮二异丁腈与过氧化二碳酸二异丙酯的重量比为1:3或1:4。

所述增韧剂选用气相白炭黑、改性碳纳米管中的一种或组合，优选的，选用气相白炭黑与改性碳纳米管的混合物，其能在未固化前，能够作为骨架，降低翘曲度；在固化后，能够提升亚克力板的韧性，。

其中，可根据具体生产需求选用色料；优选的，所述色料选用钛白粉、氧化铁黑、氧化铁红中的一种或组合。

所述甲基丙烯酸甲酯由甲基丙烯酸甲酯A以及甲基丙烯酸甲酯B组成，所述甲基丙烯酸甲酯A的纯度＞99％，甲基丙烯酸甲酯B的纯度为91％-95％。所述甲基丙烯酸甲酯B为废旧亚克力板回收得到的MMA单体。

其中，硬脂酸可起到脱模作用，使得生产过程中，亚克力板不粘附钢带；生产完成后，亚克力板能够快速脱离钢带。

如上所述，在本发明的制备过程之中，亚克力板原料依次通过常温区、水浴加热区以及热风加热区；实现了连续生产；

其中，在常温区，通过上下钢带的挤压，原料之中的气体得以完全排出，减少成品亚克力板的缺陷；优选的，在常温区的停留时间为0.1-0.5h。

在水浴加热区，温度保持在60-80℃，优选的，在水浴加热区的停留时间为1.5-4h，进一步优选的为2-3h；亚克力原料在此区在引发剂的作用下快速发生初步聚合反应。

为了进一步提升亚克力板的强度，在低温聚合后原料继续输送进入热风加热区进行高温聚合，以进一步提升MMA单体的聚合程度；优选的，所述热风加热区温度为120-150℃，原料在热风加热区的停留时间为1-3h，优选的为2-3h。

相应的，如图10所示，本发明实施例提供了一种亚克力板连续生产系统，包括喷嘴1、喷淋装置6、热风装置9、上成型机构2和下成型机构3，所述上成型机构2包括上成型辊(21a，21b)、上成型钢带22、第一上辊轮23和第二上辊轮24，所述第一上辊轮23和第二上辊轮24之上设有上成型钢带22；所述下成型机构3包括下成型辊(31a，31b)、下成型钢带32、第一下辊轮33和第二下辊轮34，所述第一下辊轮33和第二下辊轮34之上设有下成型钢带32；所述喷嘴1设于上成型机构2和下成型机构3的进料端，用于往上成型机构2和下成型机构3之间喷洒亚克力溶液；所述上成型辊(21a，21b)和下成型辊(31a，31b)配合，使上成型钢带22的工作表面与下成型钢带32的工作表面保持预定距离；所述喷淋装置6包括设于上成型机构2和下成型机构3的不同位置的多组水喷头61，其通过喷射不同温度的水，使上成型机构2和下成型机构3的不同位置处于预期的温度环境；所述热风装置9为设于上成型机构2和下成型机构3的不同位置的多组热风喷头91，其通过喷射不同温度的热风，控制上成型机构和下成型机构的预定位置的温度。本生产系统通过分段的隔板将所述上成型机构和下成型机构分成常温工艺区域、水浴加热工艺区域和热风加热工艺区域。所述热风喷头91与鼓风机92和加热装置93连接，鼓风机92将外界空气经过加热装置93的加热后通入热风喷头91，从热风喷头91喷出。

本方案通过连续运转的上成型钢带22和下成型钢带32对亚克力板进行连续成型，并通过喷淋装置使上成型机构2和下成型机构3的不同位置处于预期的温度环境，加快亚克力原料的聚合反应，生产效率高，亚克力板一次性自动成型，避免现有工艺吊运模具等操作，简化了生产工艺。喷淋加热的方式相对于传统的电加热方式，其升温更为均匀，有利于提高亚克力板的聚合质量。

由于亚克力原料是通过喷嘴1喷入上成型机构2和下成型机构3之间的，其中，第一上辊轮23位于第一下辊轮33的后方，因此，喷入的亚克力原料能够在第一上辊轮23的弧面形成的钢带弧面的作用下变得紧密，将里面的气体排出，防止由于存在气泡而造成亚克力板的表面缺陷。但是，钢带弧面能否将亚力克原料中的气泡完全排出，对喷嘴1的喷射角度要求极高。各个喷嘴1必须能够精准地按照要求调节各自的喷射角度，并且不受喷射速度影响。因此，本申请设计了与喷嘴1配合的活动供料机构。

如图11和图12所示，所述喷嘴1与活动供料机构连接，所述活动供料机构包括与供料管连接并固定设置的半球座11，以及设于半球座11上，可以相对半球座11移动的弧形盖12；所述弧形盖12上设有能够水平摆动的水平摆动头13，所述水平摆动头13上设有所述喷嘴1。

优选地，多个水平摆动头13呈盘状，并上下依次设置；所述水平摆动头13上部设有外翻边131，下部设有内翻边132，位于上部的水平摆动头的内翻边与位于下部的水平摆动头的外翻边勾接。当需要调整喷嘴1的位置时，可以通过使弧形盖12在半球座11上移动，以整体控制水平摆动头的倾角；然后通过将水平摆动头旋转，控制喷嘴1之间的夹角，控制不同喷嘴1将亚克力原料喷入上成型机构2和下成型机构3之间的预定位置，使亚克力原料均匀进入上成型机构2和下成型机构3之间的成型间隙中。

优选地，位于喷淋装置6对应的工艺区域的上成型辊21a和下成型辊31a由塑料制成；位于热风装置9对应的工艺区域的上成型辊21b和下成型辊31b由不锈钢制成。喷淋装置6通过喷出热水升温，其最大升温温度小于100度，但是水的比热大，能够将大量热量传递到通过的亚克力原料中，升温迅速、均匀，配合塑料制成的上成型辊21a和下成型辊31a，能够减少上成型辊21b和下成型辊31b与上成型钢带22和下成型钢带32的刚性碰撞与摩擦，使传动更加平稳，亚克力的厚度更为均匀。热风装置9的最高温度能达到三百度以上，能够将经过喷淋装置6升温的亚克力原料进一步升温，加快聚合反应，配合不锈钢制成的上成型辊21b和下成型辊31b，能够防止在高温下上成型辊21b和下成型辊31b发生弯曲，保证上成型辊21b和下成型辊31b在高温下仍然保持应有的刚性。

为了实现精确的分区控温，本方案通过分段的隔板7将所述上成型机构2和下成型机构3分成不同的工艺区域，上成型钢带22和下成型钢带32在分段的隔板7之间穿过。隔板7间的间隔还有利于将用于加热的水重新汇集，循环利用。

优选地，所述水喷头61设于导向槽62内，所述导向槽62相对上成型钢带22或下成型钢带32倾斜设置。倾斜设置的导向槽62使水喷头61喷出的水向预定方向倾斜，将水打散，避免水流集中冲击上成型钢带22或下成型钢带32的某处，使热传导更加均匀。

所述喷淋机构6与供水机构8连接，所述供水机构8包括水收集机构81、水过滤机构82和水加热加压机构83。所述水收集机构81为设于下成型机构下方的漏斗型槽，所述水过滤机构82与漏斗型槽连接，它主要由过滤网、过滤棉依次组成，用于过滤收集到的水；所述水加热加压机构83由电热管和加压泵组成，通过电热管将流过的水加热，通过加压泵将加热后的水泵到水喷头61。

为了实现亚克力板的连续成型，上成型机构2和下成型机构3必须具有较大的长度，具体地，上成型机构2和下成型机构3夹持亚克力板的工作长度应该大于1公里。如此长度的上成型机构2，其上成型钢带22的跨度大，工作面难免由于重力作用而下垂。为了避免上成型钢带22下垂，影响亚克力板的厚度均匀性，如附图13和附图14所示，所述上成型钢带22上还设有真空吸附机构4，其用于使上成型钢带22的工作部分与对应的上成型辊(21a，21b)紧贴。其中，所述真空吸附机构4包括第一套接件41、第二套接件42和真空泵(图中未画出)；所述第二套接件42套接于第一套接件41中，所述第一套接件41的底面位于上成型钢带22的工作部分的上表面处，所述第二套接件42能够相对第一套接件41伸缩，所述真空泵用于吸取第一套接件41和第二套接件42中的空气。

优选地，所述第一套接件41和第二套接件42的横截面均为矩形。所述第一套接件41的底部设有活动辊43，所述活动辊43的最低点低于第一套接件41的底面。当上成型钢带22被第一套接件41吸住时，上成型钢带22仍然需要向前运动，因此不可避免地与第一套接件41产生摩擦，所述活动辊43的作用是与上成型钢带22接触，当上成型钢带22运动时，活动辊43随之转动，减少上成型钢带22的滑动摩擦，使上成型钢带22运转更加平稳。

如上文所述的，采用本方案需要较长的亚克力板成型距离，如此长的成型距离中，亚克力板的厚度由设于上成型钢带22和下成型钢带32上的上成型辊(21a，21b)和下成型辊(31a，31b)保证。上成型辊(21a，21b)和下成型辊(31a，31b)的位置必须能够便利而精确地调控。如图15所示，在本实施例中，所述上成型辊(21a，21b)和下成型辊(31a，31b)通过对应的调节座5固定安装，所述调节座5具有单个上成型辊(21a，21b)或下成型辊(31a，31b)独立调节功能，以及多个上成型辊(21a，21b)或下成型辊(31a，31b)独立调节功能。

优选地，所述调节座5包括固定设置的基板51，所述基板51上竖直设有滑槽52；能够相对基板51上下滑动的活动板53，所述活动板53上设有滑块54，所述滑块54伸入滑槽52中；所述活动板53上设有调节螺栓55，所述上成型辊(21a，21b)或下成型辊(31a，31b)通过滑轮座56设于所述调节螺栓55上。

根据本申请调节座5的第一实施例，所述基板51上设有不同高度的定位螺孔57，所述活动板53通过固定在不同定位螺孔57上，以调节安装其上的上成型辊(21a，21b)或下成型辊(31a，31b)的高度。由于亚克力板的厚度按照规格的不同呈现阶梯变化，通过在基板51上预设不同高度的定位螺孔57，即可快速调节整排上成型辊(21a，21b)的高度，尤其是不同产品规格的厚度调节，如3mm的亚克力板调节成5mm的亚克力板，只需将活动板53更换到高2mm的定位螺孔57上，调节精准。

如图16所示，根据本申请调节座5的第二实施例，所述活动板53上还连接有调节丝杠58，所述调节丝杠58与伺服电机59连接，通过伺服电机59驱动调节丝杠58旋转，以调节活动板53的高度。本实施例引入了伺服电机59对活动板53进行调节，当需要调节活动板53的高度时，伺服电机59控制丝杠旋转预定角度，由于伺服电机59是固定设置的，活动板53将升级预定高度，可以一次进行所有活动板53的调节，调节速度快，工作稳定可靠。

以下结合亚克力板的生产系统说明其具体制备方法：

1、在生产前，通过调节座5调节上成型辊(21a，21b)和下成型辊(31a，31b)的距离和直线度。通过活动供料机构的弧形盖12相对半球座11移动，调节喷嘴1的倾角，通过水平转动水平摆动头13，调节各个喷嘴1之间的夹角，使喷嘴1喷出的原料在上成型机构2和下成型机构3的入口处均匀堆积。

2、电机带动第一上辊轮23转动，带动上成型钢带22转动；电机带动第一下辊轮33转动，带动下成型钢带32转动，将原料夹持在上成型钢带22和下成型钢带32中，匀速向前输送。

3、在输送过程，通过上成型辊(21a，21b)和下成型辊(31a，31b)限制上成型钢带22和下成型钢带32工作面之间的距离，从而稳定控制亚克力板的厚度。

4、在输送过程，通过真空吸附机构4对上成型钢带22进行吸附提升，将上成型钢带22的自重抵消，保证亚克力板成品厚度均匀。

5、在输送过程，喷淋装置6对成型中的亚克力板喷洒温水，对原料进行热水浴，低温聚合。

6、在输送过程，热风装置9对成型中的亚克力板吹送出热风，实现高温聚合，提升亚克力板的机械强度。

7、出料得到高强度亚克力板成品，按需切割后使用。

下面结合实施例

下面结合具体实施例进行说明：

实施例1

配方

甲基丙烯酸甲酯A 50份，甲基丙烯酸甲酯B 30份，引发剂1份，色料5份，增韧剂5份，硬脂酸1份；

其中，引发剂选用偶氮二异丁腈，增韧剂选用气相白炭黑。

制备方法：

(1)将各种原料混合均匀，形成浆料；

(2)将所述浆料通过喷嘴喷入由上成型机构与下成型机构形成的反应区；依次经常温区排气、水浴加热区初步聚合、热风加热区高温聚合后得到高强度亚克力板成品；

其中，常温区停留时间为0.5h；水浴加热区停留时间为4h；热风加热区停留时间为1h；

水浴加热区温度为60℃；热风加热区温度为120℃。

所述甲基丙烯酸甲酯B的制备方法为：

(1)将废旧亚克力破碎，得到颗粒料；颗粒料平均粒径为6mm；

(2)将所述颗粒料预热至220℃，并排出空气，颗粒料停留时间0.3h；

(3)将颗粒料在600℃下热解，颗粒料停留时间1.1h；

(4)将未热解物料在440℃下热解，停留时间0.2h；

(5)将MMA单体蒸汽两次冷凝，得到甲基丙烯酸甲酯B成品。

实施例2

配方

甲基丙烯酸甲酯A 70份，甲基丙烯酸甲酯B 25份，甲基丙烯酸甲酯95份，引发剂1份，增韧剂0.5份，硬脂酸0.1份；

其中，引发剂选用过氧化二碳酸二异丙酯，增韧剂选用改性碳纳米管；

制备方法

(1)将各种原料混合均匀，形成浆料；

(2)将所述浆料通过喷嘴喷入由上成型机构与下成型机构形成的反应区；依次经常温区排气、水浴加热区初步聚合、热风加热区高温聚合后得到高强度亚克力板成品；

其中，常温区停留时间为0.1h；水浴加热区停留时间为1.5h；热风加热区停留时间为3h；

水浴加热区温度为80℃；热风加热区温度为150℃。

所述甲基丙烯酸甲酯B的制备方法与实施例1相同。

实施例3

配方

甲基丙烯酸甲酯A 70份，甲基丙烯酸甲酯B 20份，偶氮二异丁腈0.2份，过氧化二碳酸二异丙酯0.6份，气相白炭黑1.2份，碳纳米管3份，硬脂酸0.5份；

(1)将各种原料混合均匀，形成浆料；

(2)将所述浆料通过喷嘴喷入由上成型机构与下成型机构形成的反应区；依次经常温区排气、水浴加热区初步聚合、热风加热区高温聚合后得到高强度亚克力板成品；

其中，常温区停留时间为0.2h；水浴加热区停留时间为2.5h；热风加热区停留时间为1.5h；

水浴加热区温度为70℃；热风加热区温度为140℃。

所述甲基丙烯酸甲酯B的制备方法与实施例1相同。

实施例4

配方

甲基丙烯酸甲酯A 65份，甲基丙烯酸甲酯B 23份，偶氮二异丁腈0.1份，过氧化二碳酸二异丙酯0.4份，色料2份，碳纳米管4份，硬脂酸0.2份；

(1)将各种原料混合均匀，形成浆料；

(2)将所述浆料通过喷嘴喷入由上成型机构与下成型机构形成的反应区；依次经常温区排气、水浴加热区初步聚合、热风加热区高温聚合后得到高强度亚克力板成品；

其中，常温区停留时间为0.3h；水浴加热区停留时间为3h；热风加热区停留时间为1.5h；

水浴加热区温度为70℃；热风加热区温度为140℃。

所述甲基丙烯酸甲酯B的制备方法与实施例1相同。

实施例5

配方

甲基丙烯酸甲酯A 65份，甲基丙烯酸甲酯B 25份，偶氮二异丁腈0.2份，过氧化二碳酸二异丙酯0.6份，色料4份，碳纳米管3份，硬脂酸0.4份；

(1)将各种原料混合均匀，形成浆料；

(2)将所述浆料通过喷嘴喷入由上成型机构与下成型机构形成的反应区；依次经常温区排气、水浴加热区初步聚合、热风加热区高温聚合后得到高强度亚克力板成品；

其中，常温区停留时间为0.2h；水浴加热区停留时间为3.5h；热风加热区停留时间为2h；

水浴加热区温度为65℃；热风加热区温度为135℃。

所述甲基丙烯酸甲酯B的制备方法与实施例1相同。

实施例6

配方

甲基丙烯酸甲酯A 70份，甲基丙烯酸甲酯B 22份，偶氮二异丁腈0.1份，过氧化二碳酸二异丙酯0.5份，色料3份，碳纳米管3份，硬脂酸0.4份；

(1)将各种原料混合均匀，形成浆料；

(2)将所述浆料通过喷嘴喷入由上成型机构与下成型机构形成的反应区；依次经常温区排气、水浴加热区初步聚合、热风加热区高温聚合后得到高强度亚克力板成品；

其中，常温区停留时间为0.15h；水浴加热区停留时间为3h；热风加热区停留时间为2h；

水浴加热区温度为75℃；热风加热区温度为130℃。

所述甲基丙烯酸甲酯B的制备方法与实施例1相同。

将实施例1-6的高强度亚克力板进行测试，其测试结果如下表：

	弯曲强度(MPa)	缺口冲击强度(kJ/m<sup>2</sup>,23℃)
			实施例1	103	15
实施例2	120	18
			实施例3	135	22
实施例4	150	29
			实施例5	150	29
实施例6	164	32
			常见浇注板	120-150	20-30
常见挤压板	50-80	8-15

由表中可以看出，本发明的制备方法制备得到的亚克力板与传统浇注法制得的亚克力板机械强度相近，高于挤压法；且本发明的制备方法能够实现连续生产，生产效率高。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种环保节能的亚克力板的制备方法，其特征在于，包括：

(1)将甲基丙烯酸甲酯A 50-70份，甲基丙烯酸甲酯B 20-30份，引发剂0.1-1份，色料0-5份，增韧剂0.5-5份，硬脂酸0.1-1份混合均匀，得到浆料；

(2)将所述浆料喷入由上成型机构与下成型机构形成的常温区；并通过上成型钢带与下成型钢带向前输送；所述上成型钢带的工作表面与下成型钢带的工作表面保持预定距离；

(3)将所述浆料输送至由所述上成型机构与下成型机构形成的水浴加热区，通过设置在不同位置水喷头喷射不同温度的水，以使所述浆料在向前输送的过程中不断进行聚合，形成初步聚合板材；

(4)将所述初步聚合板材输送至由所述上成型机构与下成型机构形成的热风加热区；通过设置在不同位置的多组热风喷头喷出热风加热，以使所述初步聚合板材在向前输送的过程中不断进行高温聚合；得到亚克力板成品；

所述甲基丙烯酸甲酯B的制备方法为：

(一)将废弃亚克力破碎至粒径＜20mm，得到颗粒料；

(二)将所述颗粒料通过螺杆输送，依次经过第一加热管预热、第二加热管高温裂解以及第三加热管低温裂解后，得到甲基丙烯酸甲酯单体蒸汽；

(三)将所述甲基丙烯酸甲酯单体蒸汽经过两次冷凝后得到甲基丙烯酸甲酯B成品。

2.如权利要求1所述的高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，所述水浴加热区温度为60-80℃；所述热风加热区温度为120-150℃；

所述浆料在常温区的停留时间为0.1-0.5h；

所述浆料在水浴加热区的停留时间为1.5-4h；

所述浆料在热风加热区的停留时间为1-3h。

3.如权利要求1所述的高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，所述引发剂选用偶氮二异丁腈与过氧化二碳酸二异丙酯的混合物，偶氮二异丁腈与过氧化二碳酸二异丙酯的重量比为1:(3-5)。

4.如权利要求1所述的高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，所述甲基丙烯酸甲酯A的纯度＞99％，甲基丙烯酸甲酯B的纯度为91％-95％。

5.如权利要求1所述的高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，所述喷嘴与活动供料机构连接，所述活动供料机构包括与供料管连接并固定设置的半球座，以及设于半球座上，可以相对半球座移动的弧形盖；所述弧形盖上设有能够水平摆动的水平摆动头，所述水平摆动头上设有所述喷嘴。

6.如权利要求1所述的高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，所述上成型钢带设于上成型辊上，所述上成型钢带上还设有真空吸附机构，其用于使上成型钢带的工作部分与对应的上成型辊紧贴；所述真空吸附机构包括第一套管、第二套管和真空泵；所述第二套管套接于第一套管中，所述第一套管的底面位于上成型钢带的工作部分的上表面处，所述第二套管能够相对第一套管伸缩，所述真空泵用于吸取第一套管和第二套管中的空气。

7.如权利要求1所述的高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，所述上成型辊和下成型辊通过对应的调节座固定安装，所述调节座具有单个上成型辊或下成型辊独立调节功能，以及多个上成型辊或下成型辊独立调节功能；所述调节固定座包括固定设置的基板，所述基板上竖直设有滑槽；能够相对基板上下滑动的活动板，所述活动板上设有滑块，所述滑块伸入滑槽中；所述活动板上设有调节螺栓，所述上成型辊或下成型辊通过滑座设于所述调节螺栓上。

8.如权利要求1所述的环保节能的亚克力板的制备方法，其特征在于，步骤(二)包括：

将所述颗粒料经加料口加入第一加热管，并通过螺杆输送至第二加热管，在输送过程中通过加热装置不断加热，使所述第一加热管出口处颗粒料温度为200-300℃；在输送过程中通过第一出气管排出颗粒料中混杂的空气；

通过第二加热管的加热装置维持第二加热管内温度为500-600℃，并采用螺杆输送，在输送过程中所述颗粒料不断热解，通过连接在第二加热管不同位置的第二出气管收集裂解得到的甲基丙烯酸甲酯单体蒸汽；未热解颗粒料通过螺杆输送至竖直透气管；

所述未热解颗粒料通过所述竖直透气管进入第三加热管，维持第三加热管管内温度为400-500℃，采用螺杆输送，以使所述未热解颗粒料不断热解；通过设置于第三加热管不同位置的第三出气管收集裂解得到的甲基丙烯酸甲酯单体蒸汽；

步骤(三)包括：

将收集得到的甲基丙烯酸甲酯单体蒸汽汇集到出气汇集管，所述第二出气管与第三出气管连入出气汇集管；通过与出气汇集管相连的水冷分管进行一次冷凝，并通过液氮冷却机构进行二次冷凝后得到甲基丙烯酸甲酯单体成品。

9.如权利要求8所述的高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，步骤(二)中，第一加热管出口处颗粒料温度为200-250℃；第二加热管内温度为550-600℃；第三加热管管内温度为400-450℃；

所述颗粒料在第一加热管内的停留时间为0.5-1h；在第二加热管内的停留时间为1-1.5h；在第三加热管内的停留时间＜0.5h。

10.如权利要求8所述的高强度亚克力板的制备方法，其特征在于，所述螺杆包括杆体、进料扇叶组和反应扇叶组，所述进料扇叶组由进料扇叶沿杆体在同一圆周内设置组成，所述反应扇叶组由反应扇叶沿杆体在同一圆周内设置组成；所述进料扇叶的倾斜角度大于反应扇叶的倾斜角度；多组反应扇叶组间隔预定距离轴向设于杆体上；同组相邻的反应扇叶之间设有排气间隙。