CN113842868A - 一种芳纶复合材料的制备工艺以及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芳纶复合材料的制备工艺以及装置，包括主机壳、顶盖、若干调节支腿以及出料压合设备，所述主机壳的底部设有若干调节支腿，所述主机壳的顶端设有顶盖，所述主机壳的底端设有出料口，所述出料压合设备安装于出料口一侧，所述顶盖上集成有进料口、清洗组件以及搅拌组件，本发明的有益效果是，该芳纶复合材料的制备装置以及工艺，结构简单，操作方便，通过分离间歇机构与离心驱动机构相互配合，组成了完整的旋转内芯，使用间歇式分离的结构在聚合、中和时对分离孔进行封闭，同时在清洗和分离时将分离孔外露，从而将液相和固相物料分离，通过出料压合设备进一步的分离物料中的水分和液体，增加生产的效率，缩减设备的占地空间。
Description
技术领域
本发明涉及芳纶复合材料加工技术领域，特别是一种芳纶复合材料的制备工艺以及装置。
背景技术
芳纶复合材料是一种20世纪60年代出现的新型材料，芳纶复合材料通常具有较好的耐高温性以及较好的力学特性，因而是一种高品质的材料，被应用到了许多领域，而在芳纶复合材料的加工过程中，所使用的主要工艺多基于聚合反应，主要分为初步聚合、聚合、中和、洗涤、离心分离以及成型等多个步骤，而现有的芳纶复合材料加工工艺中，多种工艺需要采用不同的设备进行生产，因而造成了设备占地面积较大，造成了维护困难的问题，同时增加了设备成本，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种芳纶复合材料的制备工艺以及装置，解决了现有的背景技术问题。
实现上述目的本发明的技术方案为：一种芳纶复合材料的制备装置，包括主机壳、顶盖、若干调节支腿以及出料压合设备，所述主机壳的底部设有若干调节支腿，所述主机壳的顶端设有顶盖，所述主机壳的底端设有出料口，所述出料压合设备安装于出料口一侧，所述顶盖上集成有进料口、清洗组件以及搅拌组件，所述主机壳内设有分离间歇机构；
所述分离间歇机构包括：旋转内胆、若干组分离孔、安装座、安装壳、若干阻拦板、环形套以及若干下料口；
所述旋转内胆安装于主机壳内，所述旋转内胆的侧壁上呈扇形阵列设有若干组分离孔，若干组其中单组所述分离孔呈矩形阵列分布，所述主机壳内底面设有安装座，所述安装座与旋转内胆底面活动连接，所述旋转内胆的外套设有安装壳，所述安装壳上环设有若干阻拦板，所述旋转内胆的顶面外侧设有离心驱动机构，若干所述阻拦板套设于若干组分离孔外侧，所述主机壳内底面设有环形套套设于阻拦板外侧，所述旋转内胆的底面设有若干下料口，所述出料口安装于主机壳的底面上；
所述旋转内胆为顶部开口的柱形空腔结构筒体；
若干阻拦板呈环形阵列布设于安装壳的外沿上；
所述主机壳一侧设有分离水出口；
所述顶盖扣合于主机壳上且为分体连接。
所述离心驱动机构包括：若干旋转齿槽、驱动电机、驱动齿轮、驱动槽以及若干对限位孔；
所述旋转内胆的顶壁外侧开设有若干旋转齿槽，所述驱动电机安装于主机壳外侧，所述驱动电机的驱动端上套设有驱动齿轮，所述主机壳顶端一侧开设有驱动槽，所述驱动齿轮上套设有链条贯通驱动槽与若干所述旋转齿槽啮合，所述安装壳为盘型结构安装于旋转内胆的底面上，所述安装盘的顶面设有若干伸缩组件，所述旋转内胆的底面设有若干对限位孔与若干所述伸缩组件匹配；
若干所述伸缩组件与若干所述阻拦板相互对应。
所述搅拌组件包括：搅拌轴承、搅拌主轴、搅拌电机以及若干搅拌桨；
所述顶盖中心设有搅拌轴承，所述搅拌主轴嵌装于搅拌轴承内，所述搅拌主轴的顶端连接有搅拌电机，所述搅拌主轴外套设有若干搅拌桨套设于搅拌轴外侧。
所述出料压合设备包括：支撑座、一对导柱、一对导套、上挤压辊、下压板、压料气缸、支架、下挤压辊以及行进电机；
所述出料口一侧设有支撑座，所述支撑座上设有一对导柱，一对所述导套套设于一对所述导柱上，所述上挤压辊连接于一对所述导套上，一对所述导套顶端连接有下压板，所述下压板上连接有压料气缸，所述压料气缸通过支架固定于支撑座上，所述下挤压辊活动安装于支撑座上且位于一对所述导柱之间，所述下挤压辊一侧连接有行进电机。
所述清洗组件包括：清洗水进口、进水阀以及进水管；
所述清洗水进口安装于顶盖上，所述清洗水进口上设有进水阀，所述清洗水上连接有进水管。
所述伸缩组件包括：伸缩推杆、伸缩槽以及锁定杆；
所述伸缩推杆嵌装于安装壳的底面上，所述安装壳上开设有若干伸缩槽，所述伸缩推杆的伸缩端嵌装于若干所述伸缩槽内，所述锁定杆嵌装于伸缩槽内且与伸缩推杆的伸缩端连接。
所述环形套顶面设有分离密封套套设于旋转内胆的外壁上，所述环形套的外侧为坡型结构。
若干所述调节支脚为可调节高度的柱形结构。
所述下挤压辊以及上挤压辊的两侧交错设置有一对限位板。
若干对所述限位孔与若干组所述分离孔以及若干阻所述分离孔间隔的径向间隔相互对应。
一种芳纶复合材料的制备工艺，包括如下步骤：步骤S1、备料，步骤S2、聚合，步骤S3、中和，步骤S4、洗涤，步骤S5、离心分离，步骤S6、挤压下料；
步骤S1：按照比例称取NMP、氯化钙、PPD溶液以及TPC；
步骤S2：将PPD溶液与氯化钙以及NMP加入到主机壳的旋转内胆中，而后加入TPC进行初步聚合，二次加入TPC进行混合，在低温条件下反应进行聚合；
步骤S3：在聚合物溶液内加入氢氧化钠溶剂，进行中和；
步骤S4：利用清洗组件使用清水进行清洗分离；
步骤S5：进行离心分离后，混合液排出将聚合物进行下料；
步骤S6：通过挤压去除多余水分后，干燥就可以得到目标产物。
所述步骤S2中聚合物的浓缩含量占混合液的5-20％之间。
利用本发明的技术方案制作的该芳纶复合材料的制备装置以及工艺，结构简单，操作方便，通过分离间歇机构与离心驱动机构相互配合，组成了完整的旋转内芯，使用间歇式分离的结构在聚合、中和时对分离孔进行封闭，同时在清洗和分离时将分离孔外露，从而将液相和固相物料分离，通过出料压合设备进一步的分离物料中的水分和液体，增加生产的效率，缩减设备的占地空间。
附图说明
图1为本发明所述一种芳纶复合材料的制备工艺以及装置的主视结构示意图。
图2为本发明所述一种芳纶复合材料的制备工艺以及装置的主视局部剖视结构示意图。
图3为本发明所述一种芳纶复合材料的制备工艺以及装置的俯视结构示意图。
图4为本发明所述一种芳纶复合材料的制备工艺以及装置的分离工作状态主视结构示意图。
图5为本发明所述一种芳纶复合材料的制备工艺以及装置的俯视剖视结构示意图。
图6为本发明所述一种芳纶复合材料的制备工艺以及装置的俯视剖视结构示意图。
图7为本发明所述一种芳纶复合材料的制备工艺以及装置的出料压合结构结构示意图。
图8为本发明所述一种芳纶复合材料的制备工艺以及装置的旋转内胆仰视结构示意图。
图9为本发明所述一种芳纶复合材料的制备工艺以及装置的安装壳俯视结构示意图。
图10为本发明所述一种芳纶复合材料的制备工艺以及装置的局部放大结构示意图。
图中：1、主机壳；2、顶盖；3、调节支腿；4、出料口；5、进料口；6、旋转内胆；7、分离孔；8、安装座；9、安装壳；10、阻拦板；11、环形套；12、下料口；13、分离水出口；14、旋转齿槽；15、驱动电机；16、驱动齿轮；17、驱动槽；18、限位孔；19、搅拌轴承；20、搅拌主轴；21、搅拌电机；22、搅拌桨；23、支撑座；24、导柱；25、导套；26、上挤压辊；27、下压板；28、压料气缸；29、支架；30、下挤压辊；31、行进电机；32、清洗水进口；33、进水阀；34、进水管；35、伸缩推杆；36、伸缩槽；37、锁定杆；38、分离密封套；39、限位板；40、链条。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，通过本领域人员，将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。
实施例：根据说明书附图1-10可知，本案为一种芳纶复合材料的制备装置，包括主机壳1、顶盖2、若干调节支腿3以及出料压合设备，主机壳1的底部设有若干调节支腿3，主机壳1的顶端设有顶盖2，主机壳1的底端设有出料口4，出料压合设备安装于出料口4一侧，顶盖2上集成有进料口5、清洗组件以及搅拌组件，主机壳1内设有分离间歇机构，在具体实施过程中，主机壳1的顶面通过顶盖2密封，同时顶盖2作为进料口5、清洗组件以及搅拌组件的集成固定平台，主机壳1内部设有分离间歇机构作为聚合、中和等工艺的容器，同时也是分离的主要容器，而芳纶复合材料出料后，通过出料压合设备可以将物料进行挤压排出水分成型；
根据说明书附图1-10可知，上述分离间歇机构包括：旋转内胆6、若干组分离孔7、安装座8、安装壳9、若干阻拦板10、环形套11以及若干下料口12，其连接关系以及位置关系如下；
旋转内胆6安装于主机壳1内，旋转内胆6的侧壁上呈扇形阵列设有若干组分离孔7，若干组其中单组分离孔7呈矩形阵列分布，主机壳1内底面设有安装座8，安装座8与旋转内胆6底面活动连接，旋转内胆6的外套设有安装壳9，安装壳9上环设有若干阻拦板10，旋转内胆6的顶面外侧设有离心驱动机构，若干阻拦板10套设于若干组分离孔7外侧，主机壳1内底面设有环形套11套设于阻拦板10外侧，旋转内胆6的底面设有若干下料口12，出料口4安装于主机壳1的底面上；
旋转内胆6为顶部开口的柱形空腔结构筒体，结构强度高；
若干阻拦板10呈环形阵列布设于安装壳9的外沿上，阻拦板10与旋转内胆6的外侧贴合；
主机壳1一侧设有分离水出口13，用于排出分离出的液相物料；
顶盖2扣合于主机壳1上且为分体连接，顶盖2可以拆卸进行设备的检修维护；
若干调节支脚为可调节高度的柱形结构，可以调节设备的整体高度和离地高度；
环形套11顶面设有分离密封套38套设于旋转内胆6的外壁上，环形套11的外侧为坡型结构，提高了密封性；
在具体实施过程中，旋转内胆6与安装座8的活动连接，利用安装座8的支撑固定旋转内胆6，利用柱形空腔的旋转内胆6作为设备的反应容器，在进行聚合以及中和等步骤时，通过安装壳9上的若干阻拦板10封堵住若干组分离孔7，在进行离心分离以及清洗时，通过将安装壳9与旋转内胆6之间解锁，转动旋转内胆6使阻拦板10交错开多组分离孔7，再将安装壳9与旋转内胆6相互锁定，离心驱动机构作为设备的动力来源，为旋转内胆6提供旋转动力，旋转内胆6底部通过环形套11密封隔离主机壳1内腔与旋转内胆6的底部。
根据说明书附图1-10可知，上述离心驱动机构包括：若干旋转齿槽14、驱动电机15、驱动齿轮16、驱动槽17以及若干对限位孔18，其连接关系以及位置关系如下；
旋转内胆6的顶壁外侧开设有若干旋转齿槽14，驱动电机15安装于主机壳1外侧，驱动电机15的驱动端上套设有驱动齿轮16，主机壳1顶端一侧开设有驱动槽17，驱动齿轮16上套设有链条40贯通驱动槽17与若干旋转齿槽14啮合，安装壳9为盘型结构安装于旋转内胆6的底面上，安装盘的顶面设有若干伸缩组件，旋转内胆6的底面设有若干对限位孔18与若干伸缩组件匹配；
在具体实施过程中，通过驱动电机15带动驱动齿轮16转动，进而利用驱动齿轮16带动链条40运动，进而与旋转齿槽14啮合，从而带动旋转内胆6旋转，从而利用离心力分离固液相物料，通过伸缩组件与限位孔18的配合，可以进行有效的密封开关切换；
若干伸缩组件与若干阻拦板10相互对应，与阻拦板10同位；
若干对限位孔18与若干组分离孔7以及若干阻分离孔7间隔的径向间隔相互对应。
根据说明书附图1-10可知，上述伸缩组件包括：伸缩推杆35、伸缩槽36以及锁定杆37，其连接关系以及位置关系如下；
伸缩推杆35嵌装于安装壳9的底面上，安装壳9上开设有若干伸缩槽36，伸缩推杆35的伸缩端嵌装于若干伸缩槽36内，锁定杆37嵌装于伸缩槽36内且与伸缩推杆35的伸缩端连接；
在具体实施过程中，通过伸缩推杆35推动锁定杆37在伸缩槽36内滑动，从而完成锁定杆37的直线运动，从限位孔18内完成锁定和解锁。
根据说明书附图1-10可知，上述搅拌组件包括：搅拌轴承19、搅拌主轴20、搅拌电机21以及若干搅拌桨22，其连接关系以及位置关系如下；
顶盖2中心设有搅拌轴承19，搅拌主轴20嵌装于搅拌轴承19内，搅拌主轴20的顶端连接有搅拌电机21，搅拌主轴20外套设有若干搅拌桨22套设于搅拌轴外侧；
在具体实施过程中，通过搅拌电机21带动搅拌主轴20转动，从而驱动搅拌主轴20在搅拌轴承19内转动，从而带动搅拌桨22转动，对旋转内胆6中的物料进行搅拌，使聚合反应更加充分，同时在分离时进行刮除。
根据说明书附图1-10可知，上述出料压合设备包括：支撑座23、一对导柱24、一对导套25、上挤压辊26、下压板27、压料气缸28、支架29、下挤压辊30以及行进电机31，其连接关系以及位置关系如下；
出料口4一侧设有支撑座23，支撑座23上设有一对导柱24，一对导套25套设于一对导柱24上，上挤压辊26连接于一对导套25上，一对导套25顶端连接有下压板27，下压板27上连接有压料气缸28，压料气缸28通过支架29固定于支撑座23上，下挤压辊30活动安装于支撑座23上且位于一对导柱24之间，下挤压辊30一侧连接有行进电机31；
下挤压辊30以及上挤压辊26的两侧交错设置有一对限位板39；
在具体实施过程中，通过出料口4一侧的支撑座23支撑一对导柱24，一对导柱24与支架29组成门型架，使压料气缸28位置固定，通过压料气缸28带动下压板27驱动导套25在一对导柱24上滑动，从而驱动上挤压辊26下压，从而与下挤压辊30配合，在行进电机31的驱动下带动下部的下挤压辊30转动，从而使物料从上挤压辊26与下挤压辊30之间通过，在上挤压辊26与下挤压辊30之间的压力，挤压物料析出水分。
根据说明书附图1-10可知，上述清洗组件包括：清洗水进口32、进水阀33以及进水管34，其连接关系以及位置关系如下；
清洗水进口32安装于顶盖2上，清洗水进口32上设有进水阀33，清洗水上连接有进水管34。
在具体实施过程中，通过进水管34连接外部的供水设备，打开进水阀33从而使清洗水从清洗水进口32通入到主机壳1的旋转内胆6中。
基于上述的设备，本案设计了如下的芳纶复合材料的制备工艺：
步骤一：按照比例称取NMP、氯化钙、PPD溶液以及TPC；
步骤二：将PPD溶液与氯化钙以及NMP加入到主机壳1的旋转内胆6中，而后加入TPC进行初步聚合，二次加入TPC进行混合，在低温条件下反应进行聚合，至聚合物的浓缩含量占混合液的5-20％之间。；
步骤三：在聚合物溶液内加入氢氧化钠溶剂，进行中和；
步骤四：利用清洗组件使用清水进行清洗分离；
步骤五：进行离心分离后，混合液排出将聚合物进行下料；
步骤六：通过挤压去除多余水分后，干燥就可以得到目标产物。
综上所述总体可知，该芳纶复合材料的制备装置以及工艺，结构简单，操作方便，通过分离间歇机构与离心驱动机构相互配合，组成了完整的旋转内芯，使用间歇式分离的结构在聚合、中和时对分离孔7进行封闭，同时在清洗和分离时将分离孔7外露，从而将液相和固相物料分离，通过出料压合设备进一步的分离物料中的水分和液体，增加生产的效率，缩减设备的占地空间。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种芳纶复合材料的制备装置，包括主机壳(1)、顶盖(2)、若干调节支腿(3)以及出料压合设备，所述主机壳(1)的底部设有若干调节支腿(3)，所述主机壳(1)的顶端设有顶盖(2)，所述主机壳(1)的底端设有出料口(4)，所述出料压合设备安装于出料口(4)一侧，其特征在于，所述顶盖(2)上集成有进料口(5)、清洗组件以及搅拌组件，所述主机壳(1)内设有分离间歇机构；
所述分离间歇机构包括：旋转内胆(6)、若干组分离孔(7)、安装座(8)、安装壳(9)、若干阻拦板(10)、环形套(11)以及若干下料口(12)；
所述旋转内胆(6)安装于主机壳(1)内，所述旋转内胆(6)的侧壁上呈扇形阵列设有若干组分离孔(7)，若干组其中单组所述分离孔(7)呈矩形阵列分布，所述主机壳(1)内底面设有安装座(8)，所述安装座(8)与旋转内胆(6)底面活动连接，所述旋转内胆(6)的外套设有安装壳(9)，所述安装壳(9)上环设有若干阻拦板(10)，所述旋转内胆(6)的顶面外侧设有离心驱动机构，若干所述阻拦板(10)套设于若干组分离孔(7)外侧，所述主机壳(1)内底面设有环形套(11)套设于阻拦板(10)外侧，所述旋转内胆(6)的底面设有若干下料口(12)，所述出料口(4)安装于主机壳(1)的底面上；
所述旋转内胆(6)为顶部开口的柱形空腔结构筒体；
若干阻拦板(10)呈环形阵列布设于安装壳(9)的外沿上；
所述主机壳(1)一侧设有分离水出口(13)；
所述顶盖(2)扣合于主机壳(1)上且为分体连接。
2.根据权利要求1所述的一种芳纶复合材料的制备装置，其特征在于，所述离心驱动机构包括：若干旋转齿槽(14)、驱动电机(15)、驱动齿轮(16)、驱动槽(17)以及若干对限位孔(18)；
所述旋转内胆(6)的顶壁外侧开设有若干旋转齿槽(14)，所述驱动电机(15)安装于主机壳(1)外侧，所述驱动电机(15)的驱动端上套设有驱动齿轮(16)，所述主机壳(1)顶端一侧开设有驱动槽(17)，所述驱动齿轮(16)上套设有链条(40)贯通驱动槽(17)与若干所述旋转齿槽(14)啮合，所述安装壳(9)为盘型结构安装于旋转内胆(6)的底面上，所述安装盘的顶面设有若干伸缩组件，所述旋转内胆(6)的底面设有若干对限位孔(18)与若干所述伸缩组件匹配；
若干所述伸缩组件与若干所述阻拦板(10)相互对应；
若干对所述限位孔(18)与若干组所述分离孔(7)以及若干阻所述分离孔(7)间隔的径向间隔相互对应。
3.根据权利要求1所述的一种芳纶复合材料的制备装置，其特征在于，所述搅拌组件包括：搅拌轴承(19)、搅拌主轴(20)、搅拌电机(21)以及若干搅拌桨(22)；
所述顶盖(2)中心设有搅拌轴承(19)，所述搅拌主轴(20)嵌装于搅拌轴承(19)内，所述搅拌主轴(20)的顶端连接有搅拌电机(21)，所述搅拌主轴(20)外套设有若干搅拌桨(22)套设于搅拌轴外侧。
4.根据权利要求1所述的一种芳纶复合材料的制备装置，其特征在于，所述出料压合设备包括：支撑座(23)、一对导柱(24)、一对导套(25)、上挤压辊(26)、下压板(27)、压料气缸(28)、支架(29)、下挤压辊(30)以及行进电机(31)；
所述出料口(4)一侧设有支撑座(23)，所述支撑座(23)上设有一对导柱(24)，一对所述导套(25)套设于一对所述导柱(24)上，所述上挤压辊(26)连接于一对所述导套(25)上，一对所述导套(25)顶端连接有下压板(27)，所述下压板(27)上连接有压料气缸(28)，所述压料气缸(28)通过支架(29)固定于支撑座(23)上，所述下挤压辊(30)活动安装于支撑座(23)上且位于一对所述导柱(24)之间，所述下挤压辊(30)一侧连接有行进电机(31)；
所述下挤压辊(30)以及上挤压辊(26)的两侧交错设置有一对限位板(39)。
5.根据权利要求1所述的一种芳纶复合材料的制备装置，其特征在于，所述清洗组件包括：清洗水进口(32)、进水阀(33)以及进水管(34)；
所述清洗水进口(32)安装于顶盖(2)上，所述清洗水进口(32)上设有进水阀(33)，所述清洗水上连接有进水管(34)。
6.根据权利要求2所述的一种芳纶复合材料的制备装置，其特征在于，所述伸缩组件包括：伸缩推杆(35)、伸缩槽(36)以及锁定杆(37)；
所述伸缩推杆(35)嵌装于安装壳(9)的底面上，所述安装壳(9)上开设有若干伸缩槽(36)，所述伸缩推杆(35)的伸缩端嵌装于若干所述伸缩槽(36)内，所述锁定杆(37)嵌装于伸缩槽(36)内且与伸缩推杆(35)的伸缩端连接。
7.根据权利要求1所述的一种芳纶复合材料的制备装置，其特征在于，所述环形套(11)顶面设有分离密封套(38)套设于旋转内胆(6)的外壁上，所述环形套(11)的外侧为坡型结构。
8.根据权利要求1所述的一种芳纶复合材料的制备装置，其特征在于，若干所述调节支脚为可调节高度的柱形结构。
9.一种芳纶复合材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、备料，步骤S2、聚合，步骤S3、中和，步骤S4、洗涤，步骤S5、离心分离，步骤S6、挤压下料；
步骤S1：按照比例称取NMP、氯化钙、PPD溶液以及TPC；
步骤S2：将PPD溶液与氯化钙以及NMP加入到主机壳的旋转内胆中，而后加入TPC进行初步聚合，二次加入TPC进行混合，在低温条件下反应进行聚合；
步骤S3：在聚合物溶液内加入氢氧化钠溶剂，进行中和；
步骤S4：利用清洗组件使用清水进行清洗分离；
步骤S5：进行离心分离后，混合液排出将聚合物进行下料；
步骤S6：通过挤压去除多余水分后，干燥就可以得到目标产物。
10.根据权利要求9所述的一种芳纶复合材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤S2中聚合物的浓缩含量占混合液的5-20％之间。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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