CN112588225A - 一种釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜 - Google Patents

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柳武军
许辉
曹河文
张群
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Abstract

本发明提出了一种釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜，包括：釜体、搅拌机构和用于通入冷却介质的冷却管，其中：冷却管沿釜体高度方向螺旋布置；搅拌机构包括搅拌轴、搅拌部和驱动搅拌轴旋转的动力源，搅拌轴竖直布置在冷却管的螺旋中心处，搅拌部连接搅拌轴与冷却管。本发明可有效加速冷却介质与釜内浆料的热交换速度并保障釜内浆料温度的均匀性。

Description

一种釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜
技术领域
本发明涉及聚酰亚胺加工设备技术领域，具体涉及一种釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜。
背景技术
聚酰亚胺薄膜是现今需求量最大的聚酰亚胺产品之一，其优异的耐电晕性、耐辐射性、介电性能及尺寸稳定性使得高性能聚酰亚胺薄膜材料的需求不断增加。由于聚酰亚胺主链中大量的酰亚胺环及苯环结构，其分子链间存在较强的分子间作用力，使得聚酰亚胺分子链结构紧密，表现出难溶难熔的特性，成为聚酰亚胺大量生产加工的阻碍，影响了聚酰亚胺薄膜产品在更多应用领域的发展。为了避免溶解性的问题，聚酰亚胺薄膜的生产主要采用两步法，先合成聚酰胺酸溶液，再经过预烘过程和热亚胺化处理的流延法成膜工艺制备聚酰亚胺薄膜。酰胺酸通常由二酐和二胺在非质子极性溶剂中于低温下反应制得，具体操作方式是先加入二胺，后加二酐，这是由于二胺溶解度高，二酐溶解度低，若先加入二酐会与溶剂中的水分发生水解。然而由于在聚合过程中，二酐与二胺发生放热反应，聚合溶液粘度也随之增加，且由于其浆料具有绝热性、导热性差，使得釜内中心部位的热量很难向四周传递，而釜内周边的浆料则可以利用与釜壁热交换快速的将其温度降下来，进而使得釜内温度不均。
发明内容
为了解决背景技术存在的技术问题，本发明提出的一种釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜。
本发明提出的一种釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜，包括：釜体、搅拌机构和用于通入冷却介质的冷却管，其中：
冷却管沿釜体高度方向螺旋布置；搅拌机构包括搅拌轴、搅拌部和驱动搅拌轴旋转的动力源，搅拌轴竖直布置在冷却管的螺旋中心处，搅拌部连接搅拌轴与冷却管。
优选地，冷却管上密布有通孔，所述通孔径向贯通冷却管并与冷却管的管腔隔绝。
优选地，通孔内侧设有由导热材料制作而成的导热结构。
优选地，导热结构为由通孔的孔壁向通孔内侧凸起形成的凸包。
优选地，导热机构为与通孔内壁固定的片状体。
优选地，片状体的形状为拱形，且其凸面朝向冷却管的迎流面。
优选地，片状体具有夹腔，且其夹腔与冷却管的管腔连通。
优选地，导热结构为与通孔内壁固定的杆状体。
优选地，杆状体的形状为拱形，且其凸面朝向冷却管的迎流面。
优选地，杆状体内部具有中心腔，且其中心腔与冷却管的管腔连通。
优选地，冷却管为扁平管。
优选地，搅拌轴内部具有与冷却管一端连通的进口通道、以及与冷却管另一端连通的出口通道。
优选地，搅拌机构上还设有进口位于搅拌轴上、出口位于搅拌部上的进料通道。
优选地，搅拌部为沿旋转方向倾斜的片状结构体。
本发明中，通过将冷却管布置成螺旋结构，将搅拌机构中的搅拌轴设置在冷却管的螺旋中心处，并利用搅拌机构中的搅拌部将冷却管与搅拌轴连接起来使冷却管随着搅拌部的旋转而旋转，以加速冷却介质与釜内浆料的热交换速度并保障釜内浆料温度的均匀性。
附图说明
图1为本发明提出的一种釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜的结构示意图；
图2为本发明提出的一种釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜中所述冷却管的结构示意图；
图3为本发明提出的一种釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜中所述冷却管的截面图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜，包括：釜体1、搅拌机构和用于通入冷却介质的冷却管2，其中：冷却管2沿釜体1高度方向螺旋布置；搅拌机构包括搅拌轴3、搅拌部4和驱动搅拌轴3旋转的动力源，搅拌轴3竖直布置在冷却管2的螺旋中心处，搅拌部4连接搅拌轴3与冷却管2，以使冷却管2随着搅拌部4的旋转而旋转，以加速冷却介质与釜内浆料的热交换速度并增强釜内中心部位浆料与周边部位浆料温度的均匀性。
参照图2-3，冷却管2上密布有通孔21，所述通孔21径向贯通冷却管2并与冷却管2的管腔隔绝(即通孔21与冷却管2的管腔不导通)，以使搅拌机构在搅拌过程中，釜内浆料不断的在各通孔21穿梭，该结构的设置利用通孔21将浆料分成多个区域，既可以增强热交换效果，又能增强混合效果，并降低搅拌阻力。
此外，本实施例中，通孔21内侧设有由导热材料制作而成的导热结构5，具体地：导热结构5为由通孔21的孔壁向通孔21内侧凸起形成的凸包、或者为与通孔21内壁固定的片状体、或者为与通孔21内壁固定的杆状体，以进一步增强热交换效率。且为了使通入冷却管2内的冷却介质可以进入端导热结构5内部，当导热结构5位片状体时，在片状体内部设置夹腔，并使该夹腔与冷却管2的管腔连通。当导热结构5为杆状体时，在杆状体内部设置中心腔，并使该中心腔与冷却管2的管腔连通。为了降低阻力并延长使用寿命，本实施例中的片状体和杆状体的形状均为拱形，且其凸面均朝向冷却管2的迎流面。
本实施例中，冷却管2为扁平管并沿釜体1的高度方向螺旋盘升，通孔21位于冷却管2的扁平面上。
本实施例中，搅拌轴3内部具有与冷却管2一端连通的进口通道、以及与冷却管2另一端连通的出口通道，以使冷却介质由搅拌轴3进入冷却管2内。
本实施例中，搅拌机构上还设有进口位于搅拌轴3上、出口位于搅拌部4上的进料通道。工作时，其具体工作方式如下：
预先向釜内注入溶剂(如二甲基乙酰胺DMAc或N-甲基吡咯烷酮NMP)，并向釜内投放第一单体(如二胺)，然后由搅拌机构将第一单体与溶剂搅拌均匀；在搅拌过程中，向进料通道内部注入第二单体(如二酐)，以使第二单体经由搅拌部4表面的出口在搅拌过程中逐步混入釜内，以增强第二单体与第一单体瞬间反应的有效率，避免第二单体因局部反应过剩而使其未能及时反应便因水解而失去活性，丧失反应的等当量性的问题，且新进入的物料又能气道降温的目的；同时，在反应过程中，随着釜内温度的升高和内部浆料粘度的增加，再向进料通道内注送溶剂，以在反应过程中一边对釜内中心部位进行降温，一边对釜内浆料进行稀释，且由于溶剂是由搅拌部4的叶面排出，具有良好的润滑效果，进而达到降低搅拌部4与浆料的摩擦热的目的。
本实施例中，搅拌部4为沿旋转方向倾斜的片状结构体，以增强上下搅动效果。
本实施例中，冷却管2沿釜体1高度方向螺旋布置在釜体1的中心部位。
本实施例中，搅拌轴3包括上轴体和下轴体，所述上轴体与下轴体同轴并通过连接套转动装配；所述上轴体位于釜体1的外部，进口通道与出口通道的端口、以及进料通道的进口均位于上轴体上，冷却管2与搅拌部4均与下轴体连接；动力源与下轴体连接以驱动下轴体转动。该结构的设置使得搅拌机构在执行搅拌作业时，其搅拌轴3中的上轴体可以保持相对固定，进而方便冷却介质的循环、以及进料通道的进料。
本实施例中，动力源包括电机、固定安装在电机输出轴上主动轮、固定安装在下轴体上的从动轮、以及连接主动轮与从动轮的传动带或传动链。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜，其特征在于，包括：釜体(1)、搅拌机构和用于通入冷却介质的冷却管(2)，其中：
冷却管(2)沿釜体(1)高度方向螺旋布置在釜体(1)的中心部位；搅拌机构包括搅拌轴(3)、搅拌部(4)和驱动搅拌轴(3)旋转的动力源，搅拌轴(3)竖直布置在冷却管(2)的螺旋中心处，搅拌部(4)连接搅拌轴(3)与冷却管(2)。
2.根据权利要求1所述的釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜，其特征在于，冷却管(2)上密布有通孔(21)，所述通孔(21)径向贯通冷却管(2)并与冷却管(2)的管腔隔绝。
3.根据权利要求2所述的釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜，其特征在于，通孔(21)内侧设有由导热材料制作而成的导热结构(5)。
4.根据权利要求3所述的釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜，其特征在于，导热结构(5)为由通孔(21)的孔壁向通孔(21)内侧凸起形成的凸包。
5.根据权利要求3所述的釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜，其特征在于，导热机构为与通孔(21)内壁固定的片状体；优选地，片状体的形状为拱形，且其凸面朝向冷却管(2)的迎流面；优选地，片状体具有夹腔，且其夹腔与冷却管(2)的管腔连通。
6.根据权利要求3所述的釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜，其特征在于，导热结构(5)为与通孔(21)内壁固定的杆状体；优选地，杆状体的形状为拱形，且其凸面朝向冷却管的迎流面；优选地，杆状体内部具有中心腔，且其中心腔与冷却管(2)的管腔连通。
7.根据权利要求1所述的釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜，其特征在于，冷却管(2)为扁平管。
8.根据权利要求1所述的釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜，其特征在于，，搅拌部(4)为沿旋转方向倾斜的片状结构体。
9.根据权利要求11所述的釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜，其特征在于，搅拌轴(3)内部具有与冷却管(2)一端连通的进口通道、以及与冷却管(2)另一端连通的出口通道。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的釜内温度均衡的聚酰亚胺反应釜，其特征在于，搅拌机构上还设有进口位于搅拌轴(3)上、出口位于搅拌部(4)上的进料通道。
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