CN116141635B - 用于生产高性能热塑性树脂粒料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于对高性能热塑性树脂进行共混改性，以实现低碳化连续式稳定生产粒径规整的高性能热塑性树脂粒料的方法。基于本发明的方法，所制得的热塑性树脂成品粒子的粒径大小具有良好的均一性和规整性，外观品质优良，机械强度高，尺寸稳定性好，且具有优良的热稳定性。本发明的方法可显著降低或减少废料、废弃粒子的产生，节约材料资源，实现低碳化生产。

Description

用于生产高性能热塑性树脂粒料的方法

技术领域

本发明具体涉及用于对热塑性树脂进行共混改性，以实现低碳化连续式稳定生产粒径规整的高性能热塑性树脂粒料的方法。

背景技术

众所周知，生物基聚合物(例如生物基热塑性树脂)是一类以生物可再生资源为原材料，经过生物或化学过程而合成的高分子材料。以生物基聚合物为基体树脂而获得的诸如塑料、橡胶、纤维等统称为生物基高分子材料。生物基高分子材料的推广使用，有利于降低现今社会对传统石化资源的高度依赖性，具有低碳环保的优势，具有可替代传统石化高分子材料的巨大潜力。

例如，生物基聚酰胺热塑性树脂是指利用可再生的生物质为原料，通过生物、化学及物理等手段制造用于合成聚酰胺的前体，包括生物基内酰胺、生物基二元酸、生物基二元胺等，再通过聚合反应合成的高分子材料，具有绿色、环境友好、原料可再生等特性。在当今“低碳经济”的环境下，生物基聚酰胺热塑性树脂具有十分广阔的发展前景。现已商品化的生物基聚酰胺热塑性树脂产品中，主要有PA1010、PA11、PA610、PA410等，此外还有多种生物基聚酰胺热塑性树脂正在研发。

目前，针对生物基热塑性树脂的共混改性及成型加工，双螺杆挤出机是广泛使用的生产加工设备，其主要包含挤出机主机、模头、口模等构成部件。在实际生产过程中，可将热塑性树脂、功能性填料、添加剂、颜料等原材料，按照一定的配方比例，通过精确的喂料系统加入到挤出机主机中，在螺杆的作用下，经输送、加热、剪切混炼等过程，形成物料均匀混合的聚合物熔体。经螺杆的旋转推动，聚合物熔体到达模头位置产生合适的压力，然后通过口模上的出料孔挤出，再经拉条、冷却造粒，即可获得目标颗粒制品。

目前，市面上常规的挤出机口模通常采用如图1和图2所示的结构，其出料孔4为并排设置，能够挤出呈“一”字型并排分布的料条，依据生产线上双螺杆挤出机的尺寸(螺杆直径26-133mm)和产量设计(50-10000kg/h)，口模1的出料孔4数量可以为5-200个，出料孔4的直径可以为2-8mm，出料孔4的排列可以是单排或双排或多排。现有的挤出机口模1通常具有多个尺寸均一的出料孔4，采用等间距分布、相同孔深的设计结构，即相邻出料孔4的间距大小是相同的，且每个出料孔4的深度也是相同的。相比于挤出机主机内部的螺杆的横截面尺寸，口模1的横截面尺寸要大很多。因此，当聚合物熔体从挤出机螺杆末端，通过模头腔体经圆锥形过渡腔5而被输送至口模1的出料孔4的时候，由于如图1所示的出料孔4分布特点，位于口模1的中间区域的出料孔4，其所分配的熔体物料通常要比位于远离口模1的中间区域的其它边侧区域的出料孔4要多得多，对应地，位于口模1的中间区域的出料孔4所承受的熔体压力也更高。由上述位于远离口模1的中间区域的其它边侧区域的出料孔4(尤其是位于口模1两侧远端区域的出料孔4)所挤出的料条由于熔体压力相对较低，生产过程中容易出现断条现象；而由位于口模1的中间区域的出料孔4所挤出的料条由于熔体压力高，容易出现鲨鱼皮，甚至发生熔体破碎，进而影响成品粒子的外观。另外，由于口模1不同区域的出料孔4所能分配到的熔体物料的量具有明显差异，故这些出料孔4实际所承受的熔体压力大小差异非常明显，容易导致成品物料的截面尺寸偏差较大，会影响连续化稳定生产，并导致一定程度的成品外观缺陷，以致产品的不良率高，造成物料的浪费，会限制最大化的产能。因此，挤出机的口模1结构设计至关重要。

公开号为CN213006463U的中国实用新型专利，公开了一种超高熔指聚丙烯材料生产用双螺杆挤出机口模，其主要是针对现有的采用等间距分布、相同孔深的出料孔的口模进行的结构改进，即通过在定位卡槽的底部中部设置凹槽式流道(其上开设数个模孔)，用来平衡口模压力，并在定位卡槽的底部两端增设加热管，用来改善熔体的受热均匀性。该专利通过增设凹槽式流道以及加热管的结构设计，一方面会导致口模自身结构的复杂性，并会增加结构成本，经济性不佳，另一方面凹槽式流道对熔体的均匀分布效果有限，依然存在熔体物料在口模的中间区域分布相对较多，在远离口模的中间区域的两边侧区域分布相对较少的现象，在实际生产过程中，还是会遇到诸如断条、鲨鱼皮等缺陷，其改善效果有限。

针对市面上现有的出料孔均布、等深结构的口模，其在实际生产过程中存在熔体压力分布不均匀、生产产量效率受限等技术缺陷，本发明对口模上的出料孔的分布及其深度进行结构优化设计，并开发出适用于结构优化的口模的粒料生产工艺，以制备粒径规整度好，表观品质优异的粒料产品。

因此，本发明旨在提供一种出料孔采用非均布、非等深排列的结构设计的双螺杆挤出机口模，使得位于口模上的各个出料孔能够获得相对均匀的熔体压力，以改善料条的稳定性，并进一步提高生产过程的稳定性和产量。以及，本发明旨在利用这种具有非均布、非等深的出料孔结构设计的口模，通过优化相应的工艺条件，提供一种用于生产粒径均一规整的高性能热塑性树脂粒料的方法，该方法可以降低或减少产品的不良率，节约原料，提高单位时间内的产量，进而实现低碳化生产。

发明内容

一方面，本发明提供一种双螺杆挤出机口模，所述口模上设置有多个非均布、非等深排列的出料孔。所述“非均布、非等深”是相对于现有技术常规的口模上的出料孔呈现等间距分布、相同孔深的结构特点而言，出料孔呈非等间距分布、非相同孔深的排列结构。

具体而言，根据本发明所述的口模的中间区域和位于中间区域左、右两侧的两边侧区域均设置有出料孔，其中，位于中间区域的各出料孔的间距D相同，以及位于两边侧区域的各出料孔的间距d相同，但D＞d。各出料孔的深度由两边侧区域向中间区域逐渐增大，位于两边侧区域的出料孔深度均小于中间区域的出料孔深度。所述“中间区域”是指从口模的横向角度看，以口模的中心线出发分别向左、右两侧对称延伸的横向长度占口模总横向长度的1/2-2/3的区域。所述“两边侧区域”则是以口模的中心线为对称轴，呈镜像对称地位于所述中间区域的左、右两侧的区域。

位于中间区域的出料孔的深度沿口模中心线向口模两端的方向逐渐减小。位于两边侧区域的出料孔的深度沿口模两端向口模中心线的方向逐渐增大。

进一步地，位于口模左、右两侧最远端的出料孔的深度为L，L通常为15-20mm。进一步地，位于口模上的这些出料孔的深度以口模中心线作为对称轴，以镜像对称的方式，沿着口模左、右两侧最远端向口模中心线的方向依次增加0.2-1.0mm。位于口模中心线处的出料孔的深度为L’，其中，L’＞L，且L’与L的差值△L为2mm≤△L≤20mm。实际具体差值△L取决于口模的模孔数量和分布情况，可由本领域技术人员确定。

进一步地，位于中间区域的各出料孔的间距D通常为12-30mm。位于两边侧区域的各出料孔的间距d通常为8-20mm。

进一步地，所述双螺杆机挤出机口模上通常并排设置有10-120个所述非均布、非等深排列的出料孔。位于所述中间区域的出料孔通常为6-80个，位于所述两边侧区域的出料孔通常为4-40个。这些出料孔一般采用单排设计。

进一步地，所述口模的内侧腔体主要与挤出机的出料口相连通，所述内侧腔体与各个出料孔之间均设有呈圆锥形的过渡腔，该过渡腔将相应的出料孔与口模的内侧腔体相连通，以确保由挤出机的出料口进给至口模内侧腔体的物料熔体能更加平滑地从出料孔挤出。

在工作状态下，熔融的热塑性树脂材料经由挤出机模头的出料口进入口模的内侧腔体，口模的中间区域处的平均熔体压力与两个边侧区域处的平均熔体压力的差异率均不大于10％。

另一方面，本发明提供一种用于生产粒径均一规整的高性能热塑性树脂粒料的方法，所述方法包括提供熔融的热塑性树脂材料，使所述熔融的热塑性树脂材料通过根据本发明所述的具有多个非均布、非等深排列的出料孔的双螺杆挤出机口模进行挤出、拉条，然后经冷却造粒，即获得粒径均一规整的高性能热塑性树脂粒料。

所述口模通常设置在双螺杆挤出机模头的出料口处。

在根据本发明的方法中，通过将包含热塑性树脂(例如，生物基聚酰胺热塑性树脂)的原料进给到双螺杆挤出机的机筒内并加热共混，来提供所述熔融的热塑性树脂材料。所述包含热塑性树脂的原料通常包含热塑性树脂以及其它添加剂组分例如填料、加工助剂等。所述其它添加剂组分为本领域中常规使用的添加剂组分，可以由本领域技术人员在实际生产过程中根据具体需要进行选择。例如，填料的具体实例可包括，但不限于，玻璃纤维、石英粉、碳纤维、石墨、炭黑、滑石粉等，加工助剂的具体实例可包括，但不限于，抗氧剂、增韧剂、增容剂等。

在双螺杆挤出机的机筒内部沿着物料进给方向具有至少三个加热段，优选地，共设有五个加热段。在一个优选的实施方案中，第一加热段的温度T1为Tm～Tm+10℃，第二加热段的温度T2为Tm+10℃～Tm+20℃，第三加热段的温度T3为Tm+15℃～Tm+25℃，第四加热段的温度T4为Tm+20℃～Tm+30℃，第五加热段的温度T5为Tm+10℃～Tm+20℃，其中Tm为热塑性树脂的熔点温度。

在一个实施方案中，双螺杆挤出机模头的温度T与热塑性树脂的熔点温度Tm的关系为：Tm≦T≦Tm+60℃，优选为Tm+20℃≦T≦Tm+40℃。

在另一个实施方案中，双螺杆挤出机的螺杆转速为100-800r/min，优选为300-600r/min，以及，螺杆的长径比L/D为24-52，优选为32-44。

在另一个实施方案中，熔融的热塑性树脂材料在挤出机机筒内的平均剪切速率控制为50-300s^-1，优选为100-250s^-1，更优选为140-160s^-1。

在又一个实施方案中，熔融的热塑性树脂材料在挤出机机筒内的平均剪切粘度控制为190-350Pa·s，优选为190-210Pa·s，或者优选为220-320Pa·s。

在又一个实施方案中，熔融的热塑性树脂材料在挤出机机筒内的平均停留时间控制为20-120s，优选为30-90s。

在根据本发明的方法中，将所述熔融的热塑性树脂材料经由双螺杆挤出机模头的出料口进入根据本发明所述的口模的内侧腔体并通过所述口模的出料孔进行挤出，所述口模的中间区域处的平均熔体压力与两个边侧区域处的平均熔体压力的差异率均不大于10％。

需要说明的是，关于上述平均熔体压力的测量，可以分别在口模的中间区域、两个边侧区域内设置3-5个熔体压力检测点，在各个熔体压力检测点处可通过熔体压力表或熔体压力传感器来获取熔体压力值，然后计算平均值，即可获得对应区域处的平均熔体压力。

在熔融的热塑性树脂材料(例如，生物基聚酰胺热塑性树脂材料)通过口模挤出之后，通常以控制为1-3m/s的牵引速率对挤出的热塑性树脂材料进行拉条。然后可以进行本领域常规的冷却造粒，从而获得粒径均一、规整的高性能热塑性树脂粒料。

本发明中所述的热塑性树脂，例如，生物基聚酰胺热塑性树脂可以由本领域技术人员在实际生产过程中根据需要进行具体选择，其实例包括，但并不限于，PA1010、PA11、PA610、或PA410。

根据本发明所述的挤出机口模通过采用非均布、非等深排列的出料孔结构设计，能够优化实际生产过程中口模内部的熔体压力分布，使得不同区域的出料孔具有相对更加均衡的熔体压力分布和熔体流量，进而有效抑制或避免诸如断条、熔体破裂、鲨鱼皮等现象的发生。同时，由于更加均衡的熔体压力分布，每个出料孔可以实现产量最大化，进而可有效提高双螺杆挤出机生产线的整体产量。本发明的方法通过采用上述具有非均布、非等深排列的出料孔的口模，能够生产出粒径具有优良的均一性和规整性的高性能热塑性树脂粒料，而且所生产的高性能热塑性树脂粒料具有高机械强度、高尺寸稳定性和优良的热稳定性。本发明的方法能够有效降低或减少产品的不良率，节约原料，提高单位时间内的产量，进而实现低碳化生产。

附图说明

图1是现有技术中常规的双螺杆挤出机口模的结构示意图；

图2是图1中A-A处剖面示意图；

图3是根据本发明的一个特定实施方案的双螺杆挤出机口模的结构示意图；

图4是根据本发明的一个特定实施方案的双螺杆挤出机口模的局部横向截面剖视图，以反映出各出料孔的深度变化特点(出于简化的目的，在此省略了与各出料孔相连通的各圆锥形过渡腔)；

图5是根据本发明的一个特定实施方案的双螺杆挤出机口模关于出料孔和圆锥形过渡腔的剖面结构示意图。

附图标记

1-口模，2-中间区域，3-边侧区域，4-出料孔，5-圆锥形过渡腔，6-口模的内侧腔体。图1至图5中，相同的附图标记代表相同的含义。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例，对本发明的技术方案进行更清楚完整的描述。应理解，这些实施例仅用于示例说明本发明，而不用于限制本发明的范围。

图3和图4显示的是根据本发明的一个特定实施方案的具有多个非均布、非等深排列的出料孔4的双螺杆挤出机口模1的结构示意图。该口模1的长度为850mm，宽度为98mm，厚度为46mm，出料孔4的孔数共有75个，单排排列，单孔直径均为4mm。其适用于生产产量为约1500-3500千克每小时的双螺杆挤出机。

如图3和图4所示的双螺杆挤出机口模1的出料孔4的结构设计中，所谓非均布，指的是位于中间区域2的出料孔4有49个，且相邻孔间距D为12mm，而分别位于中间区域2左、右两侧的边侧区域3的出料孔4各有13个，且相邻孔间距d为8mm。

所谓非等深，指的是口模1左、右两侧最远端的出料孔4的深度为19.8mm，而其余出料孔4的深度则以口模1的中心线作为对称轴，以镜像对称的方式，沿着口模1左、右两侧最远端向口模1中心线的方向依次增加0.2-0.4mm，而位于口模1中心线处的出料孔4的深度为30.1mm。

该口模1的具体的出料孔4深度分布如下表1所示，其中位于中间区域2左、右两侧的边侧区域3中的出料孔4的深度是对称分布的。

表1

另外，如图5所示，该口模1的内侧腔体6(其主要与双螺杆挤出机的出料口相连通)与各个出料孔4之间均设有圆锥形过渡腔5，以确保物料熔体能更加平滑地从出料孔4挤出。

以生产高强度、高尺寸稳定性的生物基聚酰胺热塑性树脂材料(其包含70wt％的生物基PA610，30wt％的玻璃纤维)为例，在螺杆直径为92mm的双螺杆挤出机上进行生产测试。其中，PA610的熔点Tm为220℃，分子量为约28000g/mol，熔融流动指数为33.5g/10min(275℃,5kg)，密度为1.079g/cm³。

双螺杆挤出机的机筒共设有五个加热段，其中第一加热段的温度T1为220-230℃，例如，为223℃；第二加热段的温度T2为230-240℃，例如，为236℃；第三加热段的温度T3为235-245℃，例如，为242℃；第四加热段的温度T4为240-250℃，例如，为246℃；第五加热段的温度T5为230-240℃，例如，为235℃。挤出机模头的温度T设置为250℃，螺杆转速控制为400r/min。

基于该双螺杆挤出机及其工艺参数，根据计算机仿真测算，包含有玻璃纤维的生物基PA610熔体在双螺杆挤出机中的平均剪切速率为155s^-1，相应的平均剪切粘度为252Pa·s，平均停留时间为65s。在进行拉条时，对应的牵引速率控制为2m/s。

在此需要说明的是，以上平均剪切速率是本领域技术人员参照双螺杆挤出机的转速(例如，400r/min)、螺杆的直径(例如，92mm)以及螺杆的外径与内径比(例如，1.55)进行设定的。

关于包含有玻璃纤维的生物基PA610熔体的剪切粘度、剪切速率，是采用毛细管流变仪(型号Goettfert RG20)，参照ISO11443-2014标准进行测量的。具体测量过程如下：

采用具有1.0mm的直径D和30mm的长度L(即L/D＝30)的毛细管模进行测量。将已预热至250℃的待测样品加载到流变仪的圆筒部分中，以一组选定的速率10s^-1至10000s^-1将待测样品从圆筒推过毛细管模。基于流变仪的软件，通过样品从圆筒到毛细管模时经历的压降和样品经过毛细管模的流速来计算表观剪切粘度。以对数(表观剪切粘度)vs对数(剪切速率)作出曲线图，并且曲线图可通过幂律，根据式η＝Kγ^n-1进行拟合，其中K为材料的粘度常数，n为材料的致稀指数，γ为剪切速率。依据上述步骤，在所得的曲线图上将剪切速率为155s^-1所对应的剪切粘度η标注出来，即获得剪切粘度值。重复以上样品测试5次，将所得到的5个剪切粘度值计算平均值，即获得平均剪切粘度值。

实施例1：

采用如图3所示的具有非均布、非等深排列的出料孔4的口模1，其出料孔4共计75个，单孔直径为4mm，生产产量为2500千克每小时，理论上单孔的生产产量为33.3千克每小时。据实际测试，本实施例所采用的口模1的中间区域2的出料孔4的单孔生产产量为约34.3千克每小时，两边侧区域3的出料孔4的单孔生产产量为约32.2千克每小时。

由此可见，口模1的中间区域2的出料孔4的单孔生产产量仅比两边侧区域3的出料孔4的单孔生产产量高约6.5％，对应地，口模1的中间区域2处的平均熔体压力比两个边侧区域3处的平均熔体压力高约7.7％，这意味着本发明的口模1中实现相对较为均衡的熔体压力分布，由两边侧区域3的出料孔4挤出的料条具有相对稳定的均匀性，不会出现粗细不均甚至发生断条的现象，从而可实现料条的连续式稳定生产，并且由于口模1上不同区域的出料孔4的单孔生产产量的差异显著减小(即所有出料孔4的单孔生产产量彼此更加接近)，有利于后续切粒作业的稳定进行，最终所得成品粒子的粒径大小均一性好，成品粒子的外观品质优良。

对比例1：

采用市面上现有常规的如图1所示的具有均布、等深排列的出料孔4的口模1，该口模1的长度为850mm，宽度为98mm，厚度为46mm，其出料孔4共计75个，单孔直径为4mm，与实施例1所使用的本发明的双螺杆挤出机口模1相对应地，位于中间区域的出料孔4有49个，位于中间区域左、右两侧的边侧区域的出料孔4各有13个，而相邻两出料孔4的间距均为10mm，各出料孔4的深度均为25mm，生产产量为2500千克每小时，理论上单孔的生产产量为约33.3千克每小时。据实际测试，中间区域的出料孔4的单孔生产产量为约35.6千克每小时，而两边侧区域的出料孔4的单孔生产产量为约29.1千克每小时。

由此可见，该口模1的中间区域的出料孔4的单孔生产产量比两边侧区域的出料孔4的单孔生产产量高约22.3％，对应地，口模1的中间区域处的平均熔体压力比两个边侧区域处的平均熔体压力高约27.4％，在此情况下，由两边侧区域的出料孔4挤出的料条所承受的压力相对较低，容易发生断条(大约平均每12分钟会发生一次断条)，严重影响生产的连续性。另外，由于两边侧区域的出料孔4的单孔生产产量相对较低，而中间区域的出料孔4的单孔生产产量又相对较高，使得由中间区域的出料孔4挤出的料条经切割造粒所形成的粒子的粒径要明显大于由两边侧区域的出料孔4挤出的料条经切割造粒而形成的粒子的粒径，即最终所得成品粒子的粒径大小差异明显，影响成品粒子的外观品质。

实施例2：

采用如图3所示的具有非均布、非等深排列的出料孔4的口模1，其结构参数与实施例1相同，不同之处是将生产产量提高到3000千克每小时，理论上单孔的生产产量提高到40千克每小时。据实际测试，本实施例所采用的口模1的中间区域2的出料孔4的单孔生产产量为约41.2千克每小时，两边侧区域3的出料孔4的单孔生产产量为约38.4千克每小时。

由此可见，该口模1的中间区域2的出料孔4的单孔生产产量仅比两边侧区域3的出料孔4的单孔生产产量高约7.3％，对应地，口模1的中间区域2处的平均熔体压力比两个边侧区域3处的平均熔体压力高约8.1％，这意味着相对较为均衡的熔体压力分布，由两边侧区域3的出料孔4挤出的料条、以及由中间区域2的出料孔4挤出的料条，粗细相对均匀，且外观平整度、光滑度基本相同，可实现料条的连续式稳定生产，且由于口模1上不同区域的出料孔4的单孔生产产量的差异显著减小(即所有出料孔4的单孔生产产量彼此更加接近)，有利于后续切粒作业的稳定进行，最终所得成品粒子的粒径大小均一性好，成品粒子的外观品质优良。

对比例2：

采用市面上现有常规的如图1所示的具有均布、等深排列的出料孔4的口模1，其结构参数与对比例1相同，不同之处是将生产产量提高到3000千克每小时，理论上单孔的生产产量提高到40千克每小时。据实际测试，中间区域的出料孔4的单孔生产产量为约43.3千克每小时，而两边侧区域的出料孔4的单孔生产产量为约36.2千克每小时。

由此可见，该口模1的中间区域的出料孔4的单孔生产产量比两边侧区域的出料孔4的单孔生产产量高约19.6％，对应地，口模1的中间区域处的平均熔体压力比两个边侧区域处的平均熔体压力高约21.3％，在此情况下，由两边侧区域的出料孔4挤出的料条，其所承受的压力依然相对较低，但还是会发生断条(大约平均每34分钟会发生一次断条)，影响生产的连续性。另外，由于中间区域的出料孔4的单孔生产产量达到约43.3千克每小时，其对应地要承受相对更高的熔体压力，这使得由中间区域的出料孔4所挤出的料条出现明显鲨鱼皮的现象，在此期间甚至还出现2次料条熔体破裂的现象，这会严重影响最终成品粒子的外观品质。与对比例1相似，本对比例所制得的成品粒子的粒径大小差异明显，均一性较差。

实施例3

本实施例的双螺杆挤出机口模1和实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例所使用的口模1中左、右两侧最远端的出料孔4的深度为15mm，而其余出料孔4的深度则以口模1的中心线作为对称轴，以镜像对称的方式，沿着口模1左、右两侧最远端向口模1中心线的方向依次增加0.4mm，位于口模1中心线处的出料孔的深度为29.8mm。

实施例4

本实施例的双螺杆挤出机口模1和实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例所使用的口模1中左、右两侧最远端的出料孔4的深度为20mm，而其余出料孔4的深度则以口模1的中心线作为对称轴，以镜像对称的方式，沿着口模1左、右两侧最远端向口模1中心线的方向依次增加0.2mm，位于口模1中心线处的出料孔的深度为27.4mm。

实施例5

本实施例的双螺杆挤出机口模1和实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例的双螺杆挤出机口模1的中间区域2共设有17个出料孔4(对应于下表2中编号为06-22的出料孔4)，位于中间区域2左、右两侧的边侧区域3的出料孔4各有5个(分别对应于下表2中编号为01-05、23-27的出料孔4)。其中，位于中间区域2中的各出料孔4之间的间距D为12mm，而位于中间区域2左、右两侧的边侧区域3中的各出料孔4之间的间距d则为8mm。

本实施例口模1的具体的出料孔4深度分布如下表2所示，其中位于中间区域2左、右两侧的边侧区域3中的出料孔4的深度是对称分布的。

表2

实施例6

本实施例的双螺杆挤出机口模1和实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例的双螺杆挤出机口模1的中间区域2共设有11个出料孔4(对应于下表3中编号为05-15的出料孔4)，位于中间区域2左、右两侧的边侧区域3的出料孔4各有4个(分别对应于下表3中编号为01-04、16-19的出料孔4)。其中，位于中间区域2中的各出料孔4之间的间距D为30mm，而位于中间区域2左、右两侧的边侧区域3中的各出料孔4之间的间距d则为20mm。

本实施例口模1的具体的出料孔4深度分布如下表3所示，其中位于中间区域2左、右两侧的边侧区域3中的出料孔4的深度是对称分布的。

表3

实施例7

本实施例的双螺杆挤出机口模1和实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例的双螺杆挤出机口模1的中间区域2共设有21个出料孔4(对应于下表4中编号为11-31的出料孔4)，位于中间区域2左、右两侧的边侧区域3的出料孔4各有10个(分别对应于下表4中编号为01-10、32-41的出料孔4)。其中，位于中间区域2中的各出料孔4之间的间距D为15mm，而位于中间区域2左、右两侧的边侧区域3中的各出料孔4之间的间距d则为10mm。

本实施例口模1的具体的出料孔4深度分布如下表4所示，其中位于中间区域2左、右两侧的边侧区域3中的出料孔4的深度是对称分布的。

表4

经实际测试，实施例3-7所提供的口模1同样实现了相对较为均衡的熔体压力分布，由两边侧区域3的出料孔4挤出的料条具有相对稳定的均匀性，不会出现粗细不均甚至发生断条的现象，从而可实现料条的连续式稳定生产，并且由于口模1上不同区域的出料孔4的单孔生产产量的差异显著减小(即所有出料孔4的单孔生产产量彼此更加接近)，有利于后续切粒作业的稳定进行，最终所得成品粒子的粒径大小均一性好，成品粒子的外观品质优良。

对以上实施例和对比例所制得的成品粒子，测量它们的粒径直径和百粒重以评价粒径的均一性和规整性，具体测量方法如下。

(1)粒径直径的测量：

随机选取同一批次的成品粒子，共计20粒，分别测量各个粒子的直径，取算术平均值，并计算标准偏差；标准偏差值越大，表明成品粒子的粒径均一性越差，反之，成品粒子的粒径均一性越好。

(2)百粒重的测量：

2-1.针对同一批次的成品粒子，随机抽取100粒，测量其总质量，重复该操作5次，取算术平均值，并计算标准偏差；

2-2.针对5个不同批次的成品粒子，从每一批次中随机抽取100粒，测量其总质量，取算术平均值，并计算标准偏差。

在2-1的测量中的标准偏差值越大，表明同一批次的成品粒子的粒径规整性越差，反之，同一批次的成品粒子的粒径规整性越好。在2-2的测量中标准偏差值越大，表明不同批次的成品粒子的粒径规整性越差，难以实现连续化稳定生产，反之，不同批次的成品粒子的粒径规整性越好，能实现连续化稳定生产。

上述实施例1-2和对比例1-2所制得的成品粒子的具体测量结果，如下表5所示。

表5测量结果

由以上实施例和对比例表明，与市面上现有常规的具有均布、等深排列设计的出料孔的口模相比，本发明的方法采用本发明中所设计的具有非均布、非等深排列的出料孔的口模，能够获得相对更加均衡的熔体压力分布和熔体流量，进而有效抑制或避免诸如断条、熔体破裂、鲨鱼皮等现象的发生，能够确保双螺杆挤出机生产线的连续稳定运行，有利于口模上的每个出料孔实现产量最大化，从而可提高单位时间内生产线的整体产量，所得成品粒子的粒径大小具有提高的均一性和规整性，外观品质优良，从而显著降低或减少废料、废弃粒子的产生，节约材料资源，实现低碳化生产。

Claims (9)

1.一种用于生产高性能热塑性树脂粒料的方法，其特征在于，所述方法包括提供熔融的热塑性树脂材料，使所述熔融的热塑性树脂材料通过具有非均布、非等深排列的出料孔的双螺杆挤出机口模进行挤出、拉条，然后冷却造粒，其中，

所述双螺杆挤出机口模的中间区域和位于中间区域左、右两侧的两边侧区域均设置有出料孔，位于所述中间区域的各出料孔的间距D相同，以及位于所述两边侧区域的各出料孔的间距d相同，但D＞d，以及，各出料孔的深度由两边侧区域向中间区域逐渐增大，

其中所述熔融的热塑性树脂材料经由双螺杆挤出机模头的出料口进入所述口模的内侧腔体，所述口模的中间区域处的平均熔体压力与两个边侧区域处的平均熔体压力的差异率均不大于10％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中间区域是指从口模的横向角度看，以口模的中心线出发分别向左、右两侧对称延伸的横向长度占口模总横向长度的1/2-2/3的区域，所述两边侧区域是以口模的中心线为对称轴，呈镜像对称地位于所述中间区域的左、右两侧的区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，位于所述口模左、右两侧最远端的出料孔的深度L为15-20mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述出料孔的深度是以口模中心线作为对称轴，以镜像对称的方式，沿着口模左、右两侧最远端向口模中心线的方向依次增加0.2-1.0mm。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，位于所述口模中心线处的出料孔的深度为L’，其中L’与L的差值△L为2mm≤△L≤20mm。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述位于中间区域的各出料孔的间距D为12-30mm，以及，所述位于两边侧区域的各出料孔的间距d为8-20mm。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述口模具有与挤出机的出料口相连通的内侧腔体，所述内侧腔体与各个出料孔之间均分别设有呈圆锥形的过渡腔，该过渡腔将相应的出料孔与口模的内侧腔体相连通。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将包含热塑性树脂的原料进给到双螺杆挤出机的机筒内并加热共混，来提供所述熔融的热塑性树脂材料，其中所述熔融的热塑性树脂材料在所述双螺杆挤出机的机筒内的平均剪切速率控制为50-300s^-1。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述熔融的热塑性树脂材料在所述双螺杆挤出机的机筒内的平均剪切粘度控制为190-350Pa·s。