CN114146654A - 一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，包括反应设备主体、支座、导入管、支管、注入口、辅助装置，本发明通过在反应设备主体顶部安装有辅助装置，辅助装置可实现反应设备主体顶部连接的顶盖的升降，顶盖上安装的电机以及搅拌器可随其脱离反应设备主体，配合安装的导热机构，可提高内部溶液在冷却时的效率，减少冷却时长，在反应设备主体上方安装有调节机构，可在顶盖升起后，对其进行左右移动，便于使用者对反应设备主体内部进行清理以及查看。
Description
技术领域
本发明涉及合成纤维制备相关领域，具体是一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法。
背景技术
聚间苯二甲酰间苯二胺纤维被称为间位芳纶或者芳纶1313(PMIA)，是开发最早，产量最大，应用最广的有机高性能纤维。由于分子主链上的间位苯环与酰胺键形成共轭结构和分子间的氢键作用，因而具有优异热稳定性、骄人的阻燃性和极佳的电绝缘性，通过对这些特性加以综合利用，一系列新功能、新产品不断地开发出来，适用领域越来越广，普及程度也越来越高，使得芳纶1313在一些特殊用品上成为无法替代的材料，在聚间苯二甲酰间苯二胺纤维进行制备过程中，需要对制备溶液进行聚合，以形成纺织原液。
在现有的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备进行实际使用过程中，反应设备顶盖大多与设备一体，导致内部情况不易查看，在使用后对内部沉淀的杂质以及溶液不易清理；并且在聚合前需要对溶液进行冷却，由于处于密闭状态，内部热量不易快速散出，导致冷却效率低下。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法。
本发明是这样实现的，构造一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，该装置包括反应设备主体，所述反应设备主体底部固定有支座，所述反应设备主体右侧上下两端安装有导入管，所述导入管右侧设有支管，所述支管顶部安装有注入口，所述反应设备主体顶部与辅助装置相接，所述辅助装置包括辅助冷却机构、调节机构、联动轴和搅拌器，所述辅助冷却机构底部与反应设备主体相接，所述辅助冷却机构顶部设有调节机构，所述辅助冷却机构内中部设有联动轴，所述联动轴置于反应设备主体内部，所述联动轴外侧下端固定有搅拌器。
优选的，所述辅助冷却机构包括顶盖、盖板、注入件、导向杆、顶板、气缸、导热机构和第一电机，所述顶盖嵌入至反应设备主体内上端，所述顶盖内两端设有盖板，所述顶盖顶部前端安装有注入件，所述顶盖顶部左右两端设有导向杆，所述导向杆顶部贯穿顶板顶部，所述顶板顶部左右两端安装有气缸，所述气缸底部推出杆贯穿顶板底部与顶盖进行固定，所述顶板顶部两端安装有导热机构，所述顶板顶端中部设有第一电机，所述第一电机底部输出轴与联动轴相接，所述顶盖中部被联动轴贯穿。
优选的，所述导热机构包括固定箱、风机、连接框、风仓和鳍片，所述固定箱顶端中部安装有风机，所述固定箱底部通过连接框与顶板内部相接，所述固定箱内中部为风仓，所述风仓内下端设有鳍片。
优选的，所述调节机构包括传动箱、第二电机、锁定板、滑动板和连板，所述传动箱左侧中部设有第二电机，所述传动箱顶部前后两端安装有锁定板，所述传动箱底部设有滑动板，所述滑动板底部两端通过连板与顶板顶部进行固定。
优选的，所述传动箱包括箱体、螺纹杆、滑动件、随动板和导杆，所述箱体内中部设有螺纹杆，所述螺纹杆左侧与第二电机输出轴相接，所述螺纹杆外侧设有滑动件，所述滑动件底部与随动板进行固定，所述随动板内前后两端被固定在箱体内侧的导杆贯穿，所述随动板底部与滑动板进行固定。
优选的，所述注入件设置有三组，三组注入件分别为开口式注入管、翻盖式注入管和插盖式注入管。
优选的，所述风仓内壁光滑，并且风仓两侧呈倾斜状。
优选的，所述顶盖内中部被联动轴贯穿位置嵌入有密封圈。
优选的，所述滑动件内中部车有内螺纹，并且滑动件内中部与螺纹杆进行螺纹连接。
优选的，所述风仓采用铝材质。
优选的，所述滑动件采用合金钢材质。
优选的，使用方法按以下步骤进行：
S1首先称重间苯二胺与酰胺类极性有机溶剂，按照比例配比；
S2将酰胺类极性有机溶剂由注入口注入到反应设备主体内部；
S3再由注入件注入间苯二胺到反应设备主体内部，启动第一电机工作，开始搅拌，搅拌25-30min，形成混合液；
S4安装外部冷却设备于支座底部，使其冷却组件包裹反应设备主体；
S5操控辅助冷却机构内部气缸将顶盖脱离反应设备主体，再将顶盖内部盖板开启；
S6启动导热机构进行导热，配合外部冷却设备进行快速冷却，冷却至0-5℃；
S7最后将与间苯二胺等摩尔比的间苯二甲酰氯加入到S3中产生的混合液中，然后闭合顶盖，开始进行聚合反应，反应时间为40-65min。
本发明具有如下优点：本发明通过改进在此提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，与同类型设备相比，具有如下改进：
优点1：本发明所述一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，通过在反应设备主体顶部安装有辅助装置，辅助装置可实现反应设备主体顶部连接的顶盖的升降，顶盖上安装的电机以及搅拌器可随其脱离反应设备主体，配合安装的导热机构，可提高内部溶液在冷却时的效率，减少冷却时长，在反应设备主体上方安装有调节机构，可在顶盖升起后，对其进行左右移动，便于使用者对反应设备主体内部进行清理以及查看。
优点2：本发明所述一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，调节机构由独立电机进行驱动，驱动传动箱内部组件进行传动，可有效的实现底部连接的辅助冷却机构进行左右移动，传动效率高，稳定性强。
优点3：本发明所述一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，辅助冷却机构内部安装的顶盖与反应设备主体相接，顶盖顶部两端与气缸相接，即可实现上下升降，而辅助冷却机构上端的顶板中设有电机，电机与联动轴进行连接，可带动搅拌器进行转动，不会在升降过程中对混合工作造成影响。
优点4：本发明所述一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，在顶板顶部两端安装有导热机构，导热机构底部与顶盖内部的开口相对，在顶盖升起后，导热机构内部风机工作，配合风仓内部的鳍片进行稳定高效的导热。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明辅助装置结构示意图；
图3是本发明辅助冷却机构结构示意图；
图4是本发明导热机构结构示意图；
图5是本发明导热机构内部结构示意图；
图6是本发明调节机构结构示意图；
图7是本发明传动箱内部结构示意图。
其中：反应设备主体-1、支座-2、导入管-3、支管-4、注入口-5、辅助装置-6、辅助冷却机构-61、调节机构-62、联动轴-63、搅拌器-64、顶盖-611、盖板-612、注入件-613、导向杆-614、顶板-615、气缸-616、导热机构-617、第一电机-618、固定箱-6171、风机-6172、连接框-6173、风仓-6174、鳍片-6175、传动箱-621、第二电机-623、锁定板-622、滑动板-624、连板-625、箱体-6211、螺纹杆-6212、滑动件-6213、随动板-6214、导杆-6215。
具体实施方式
下面将结合附图1-7对本发明进行详细说明，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。
实施例一
请参阅图1，本发明通过改进在此提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，包括反应设备主体1，反应设备主体1底部固定有支座2，反应设备主体1右侧上下两端安装有导入管3，导入管3右侧设有支管4，支管4顶部安装有注入口5，反应设备主体1顶部与辅助装置6相接。
请参阅图2，本发明通过改进在此提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，辅助装置6包括辅助冷却机构61、调节机构62、联动轴63和搅拌器64，辅助冷却机构61底部与反应设备主体1相接，辅助冷却机构61顶部设有调节机构62，辅助冷却机构61内中部设有联动轴63，联动轴63置于反应设备主体1内部，联动轴63外侧下端固定有搅拌器64。
请参阅图3，本发明通过改进在此提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，辅助冷却机构61包括顶盖611、盖板612、注入件613、导向杆614、顶板615、气缸616、导热机构617和第一电机618，顶盖611嵌入至反应设备主体1内上端，顶盖611内两端设有盖板612，顶盖611顶部前端安装有注入件613，顶盖611顶部左右两端设有导向杆614，导向杆614顶部贯穿顶板615顶部，顶板615顶部左右两端安装有气缸616，气缸616底部推出杆贯穿顶板615底部与顶盖611进行固定，顶板616顶部两端安装有导热机构617，顶板615顶端中部设有第一电机618，第一电机618底部输出轴与联动轴63相接，顶盖611中部被联动轴63贯穿，顶盖611内中部被联动轴63贯穿位置嵌入有密封圈，提供密封性能，注入件613设置有三组，三组注入件613分别为开口式注入管、翻盖式注入管和插盖式注入管，便于与不同溶液进行注入。
请参阅图4和图5，本发明通过改进在此提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，导热机构617包括固定箱6171、风机6172、连接框6173、风仓6174和鳍片6175，固定箱6171顶端中部安装有风机6172，固定箱6171底部通过连接框6173与顶板615内部相接，固定箱6171内中部为风仓6174，风仓6174内下端设有鳍片6175，风仓6174内壁光滑，并且风仓6174两侧呈倾斜状，导热效率高，风仓6174采用铝材质，导热效率高，效果好。
请参阅图6，本发明通过改进在此提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，调节机构62包括传动箱621、第二电机623、锁定板622、滑动板624和连板625，传动箱621左侧中部设有第二电机623，传动箱621顶部前后两端安装有锁定板622，传动箱621底部设有滑动板624，滑动板624底部两端通过连板625与顶板615顶部进行固定。
请参阅图7，本发明通过改进在此提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，传动箱621包括箱体6211、螺纹杆6212、滑动件6213、随动板6214和导杆6215，箱体6211内中部设有螺纹杆6212，螺纹杆6212左侧与第二电机623输出轴相接，螺纹杆6212外侧设有滑动件6213，滑动件6213底部与随动板6214进行固定，随动板6214内前后两端被固定在箱体6211内侧的导杆6215贯穿，随动板6214底部与滑动板624进行固定，滑动件6213内中部车有内螺纹，并且滑动件6213内中部与螺纹杆6212进行螺纹连接，方便滑动件6213进行稳定的滑动，滑动件6213采用合金钢材质，强度高，稳定性强。
S1首先称重间苯二胺与酰胺类极性有机溶剂，按照比例配比；
S2将酰胺类极性有机溶剂由注入口5注入到反应设备主体1内部；
S3再由注入件613注入间苯二胺到反应设备主体1内部，启动第一电机618工作，开始搅拌，搅拌25-30min，形成混合液；
S4安装外部冷却设备于支座2底部，使其冷却组件包裹反应设备主体1；
S5操控辅助冷却机构61内部气缸616将顶盖611脱离反应设备主体1，再将顶盖611内部盖板612开启；
S6启动导热机构617进行导热，配合外部冷却设备进行快速冷却，冷却至0-5℃；
S7最后将与间苯二胺等摩尔比的间苯二甲酰氯加入到S3中产生的混合液中，然后闭合顶盖611，开始进行聚合反应，反应时间为40-65min。
实施例二
本发明通过改进在此提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，顶盖611外侧设有硅胶层，方便与反应设备主体1上进行稳定的连接，且密封性好；顶盖611和顶板615内中部两端均开设有方形开口，顶盖611内开口与盖板612相接，顶板615内开口与导热机构617底部相接，有效进行实现稳定的导热；锁定板621内开设有锁孔，方便与外部支架或高处钢架进行稳定的连接；箱体6211底端中部开设有导向槽，并且滑动板624顶部贯穿导向槽与随动板6214进行连接，便于进行稳定的导向以及流畅的滑动。
本发明通过改进提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，其工作原理如下；
第一，当需要对聚合反应设备进行使用时，将锁定板622内部通过螺栓固定在外部的支架或者高处的钢架上，然后将酰胺类极性有机溶剂由注入口5注入到支管4内，使其通过导入管3进入到反应设备主体1内部，然后将间苯二胺由注入件613添加反应设备主体1内，使其进行混合；
第二，启动第一电机618开始进行工作，第一电机618底部输出轴带动联动轴63进行转动，联动轴63在转动过程中使得搅拌器64进行转动，即可使得苯二胺完全溶解；
第三，在溶解后，需要对其进行冷却，此时安装外部的冷却设备到反应设备主体1底部，然后启动气缸616开始进行工作，气缸616底部的推出杆对底部的顶盖611进行提起，然后在导向杆614的导向作用下，即可稳定的向上移动，即可与反应设备主体1脱离，使其顶部外露，提高内部热量的输出效率；
第四，此时，将顶盖611顶部的盖板612取出，使得开口位置与反应设备主体1内部相对，启动风机6172开始进行工作，风机6172通过风仓6174内部的鳍片6175进行导热，配合风力，提高冷却的效率；
第五，冷却后，将将与间苯二胺等摩尔比的间苯二甲酰氯加入到间苯二胺和酰胺类极性有机溶剂形成的混合液中，即可开始进行聚合反应；
第六，当需要对反应设备主体1内部进行清洗或者整体观察时，需要将顶盖611脱离，反应设备主体1，使用者通过气缸616提起顶盖611，然后启动第二电机623开始进行工作，第二电机623带动螺纹杆6212进行转动，螺纹杆6212外侧的滑动件6213进行进行滑动，然后滑动件6213底部的随动板6214跟随进行滑动，在导杆6215的导向下进行稳定的滑动，随动板6214底部连接的滑动板624也进行滑动，滑动板624底部即可带动顶板615进行移动，可实现顶盖611以及底部的搅拌器64脱离反应设备主体1，方便进行脱离。
本发明通过改进提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，通过在反应设备主体1顶部安装有辅助装置6，辅助装置6可实现反应设备主体1顶部连接的顶盖611的升降，顶盖611上安装的电机以及搅拌器64可随其脱离反应设备主体1，配合安装的导热机构617，可提高内部溶液在冷却时的效率，减少冷却时长，在反应设备主体1上方安装有调节机构62，可在顶盖611升起后，对其进行左右移动，便于使用者对反应设备主体1内部进行清理以及查看；调节机构62由独立电机进行驱动，驱动传动箱621内部组件进行传动，可有效的实现底部连接的辅助冷却机构61进行左右移动，传动效率高，稳定性强；辅助冷却机构61内部安装的顶盖611与反应设备主体1相接，顶盖611顶部两端与气缸616相接，即可实现上下升降，而辅助冷却机构61上端的顶板615中设有电机，电机与联动轴63进行连接，可带动搅拌器64进行转动，不会在升降过程中对混合工作造成影响；在顶板615顶部两端安装有导热机构617，导热机构617底部与顶盖611内部的开口相对，在顶盖611升起后，导热机构617内部风机6172工作，配合风仓6174内部的鳍片6175进行稳定高效的导热。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,并且本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中,常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，包括反应设备主体(1)，所述反应设备主体(1)底部固定有支座(2)，所述反应设备主体(1)右侧上下两端安装有导入管(3)，所述导入管(3)右侧设有支管(4)，所述支管(4)顶部安装有注入口(5)；
其特征在于：还包括辅助装置(6)，所述反应设备主体(1)顶部与辅助装置(6)相接，所述辅助装置(6)包括辅助冷却机构(61)、调节机构(62)、联动轴(63)和搅拌器(64)，所述辅助冷却机构(61)底部与反应设备主体(1)相接，所述辅助冷却机构(61)顶部设有调节机构(62)，所述辅助冷却机构(61)内中部设有联动轴(63)，所述联动轴(63)置于反应设备主体(1)内部，所述联动轴(63)外侧下端固定有搅拌器(64)。
2.根据权利要求1所述一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，其特征在于：所述辅助冷却机构(61)包括顶盖(611)、盖板(612)、注入件(613)、导向杆(614)、顶板(615)、气缸(616)、导热机构(617)和第一电机(618)，所述顶盖(611)嵌入至反应设备主体(1)内上端，所述顶盖(611)内两端设有盖板(612)，所述顶盖(611)顶部前端安装有注入件(613)，所述顶盖(611)顶部左右两端设有导向杆(614)，所述导向杆(614)顶部贯穿顶板(615)顶部，所述顶板(615)顶部左右两端安装有气缸(616)，所述气缸(616)底部推出杆贯穿顶板(615)底部与顶盖(611)进行固定，所述顶板(616)顶部两端安装有导热机构(617)，所述顶板(615)顶端中部设有第一电机(618)，所述第一电机(618)底部输出轴与联动轴(63)相接，所述顶盖(611)中部被联动轴(63)贯穿。
3.根据权利要求2所述一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，其特征在于：所述导热机构(617)包括固定箱(6171)、风机(6172)、连接框(6173)、风仓(6174)和鳍片(6175)，所述固定箱(6171)顶端中部安装有风机(6172)，所述固定箱(6171)底部通过连接框(6173)与顶板(615)内部相接，所述固定箱(6171)内中部为风仓(6174)，所述风仓(6174)内下端设有鳍片(6175)。
4.根据权利要求2所述一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，其特征在于：所述调节机构(62)包括传动箱(621)、第二电机(623)、锁定板(622)、滑动板(624)和连板(625)，所述传动箱(621)左侧中部设有第二电机(623)，所述传动箱(621)顶部前后两端安装有锁定板(622)，所述传动箱(621)底部设有滑动板(624)，所述滑动板(624)底部两端通过连板(625)与顶板(615)顶部进行固定。
5.根据权利要求4所述一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，其特征在于：所述传动箱(621)包括箱体(6211)、螺纹杆(6212)、滑动件(6213)、随动板(6214)和导杆(6215)，所述箱体(6211)内中部设有螺纹杆(6212)，所述螺纹杆(6212)左侧与第二电机(623)输出轴相接，所述螺纹杆(6212)外侧设有滑动件(6213)，所述滑动件(6213)底部与随动板(6214)进行固定，所述随动板(6214)内前后两端被固定在箱体(6211)内侧的导杆(6215)贯穿，所述随动板(6214)底部与滑动板(624)进行固定。
6.根据权利要求1所述一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，其特征在于：所述注入件(613)设置有三组，三组注入件(613)分别为开口式注入管、翻盖式注入管和插盖式注入管。
7.根据权利要求3所述一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，其特征在于：所述风仓(6174)内壁光滑，并且风仓(6174)两侧呈倾斜状。
8.根据权利要求2所述一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，其特征在于：所述顶盖(611)内中部被联动轴(63)贯穿位置嵌入有密封圈。
9.根据权利要求5所述一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，其特征在于：所述滑动件(6213)内中部车有内螺纹，并且滑动件(6213)内中部与螺纹杆(6212)进行螺纹连接。
10.根据权利要求1所述一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维聚合反应设备及方法，其特征在于：使用方法按以下步骤进行：
S1首先称重间苯二胺与酰胺类极性有机溶剂，按照比例配比；
S2将酰胺类极性有机溶剂由注入口(5)注入到反应设备主体(1)内部；
S3再由注入件(613)注入间苯二胺到反应设备主体(1)内部，启动第一电机(618)工作，开始搅拌，搅拌25-30min，形成混合液；
S4安装外部冷却设备于支座(2)底部，使其冷却组件包裹反应设备主体(1)；
S5操控辅助冷却机构(61)内部气缸(616)将顶盖(611)脱离反应设备主体(1)，再将顶盖(611)内部盖板(612)开启；
S6启动导热机构(617)进行导热，配合外部冷却设备进行快速冷却，冷却至0-5℃；
S7最后将与间苯二胺等摩尔比的间苯二甲酰氯加入到S3中产生的混合液中，然后闭合顶盖(611)，开始进行聚合反应，反应时间为40-65min。
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