CN116510654A - 一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置及其制备方法 - Google Patents
一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及智能制造技术领域，且公开了一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置，包括釜体，所述釜体的内部活动放置有内釜胆，釜体的顶部通过螺栓连接有釜盖，釜盖的顶部固定连接有搅拌电机，搅拌电机的底部固定连接有主轴，主轴的外部套接有外轴，主轴和外轴的外部设置有传动机构，主轴的底部固定连接有下搅拌叶，外轴的外部固定连接有上搅拌叶。该材料添加阻燃剂，使该材料具备阻燃特性，且通过添加88%醇解度的PVA，使该材料具有较强的保胶能力，可有效防止VCM液滴聚并，提高其分散能力好，生产出的PVC孔隙率高，规整度好，流动时间短，弹性强，易加工的特点，能够有效对危险环境的抗性，提高使用效果。
Description
技术领域
本发明涉及智能制造技术领域，具体为一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯，简称PVC，是世界上产量最大的通用塑料之一，广泛应用于建筑建材，工业制品、日用品、管材等方面，其中在电线管材方面的应用尤为重要，现有的PVC管材多用于室内场合，为了电路故障而导致火灾情况的发生，因此对其防火性能尤为重要。
然而现有的PVC材料往往是通过氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物，其材料本身阻燃效果较差，且其制成的聚氯乙烯成品材料的阻燃效果依旧不理想，在电路发生短路现象时，往往会导致管材本身起火而造成火势增大或火势蔓延的风险。且现有的聚氯乙烯材料的制备反应釜，结构简单，仅有釜体、搅拌轴、外圈加热板及顶部加料口组成，虽然能够完成聚氯乙烯的聚合反应，但是容易造成聚合反应时，内部原料混合扩散不均匀，加热速度慢，从而导致制备的聚氯乙烯材料质量较差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置及其制备方法，具备材料具备阻燃性，使用安全性高，性能强，且制备装置具有混合均匀，制备效率高的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置，包括釜体，所述釜体的内部活动放置有内釜胆，釜体的顶部通过螺栓连接有釜盖，釜盖的顶部固定连接有搅拌电机，搅拌电机的底部固定连接有主轴，主轴的外部套接有外轴，主轴和外轴的外部设置有传动机构，主轴的底部固定连接有下搅拌叶，外轴的外部固定连接有上搅拌叶，外轴的外部固定连接有连接杆，连接杆的外部固定连接有内套环。
优选的，所述传动机构包括和主轴固定连接的主锥齿轮、和外轴固定连接的辅锥齿轮，主锥齿轮和辅锥齿轮之间啮合连接有连接锥齿轮，连接锥齿轮转动连接在釜盖的底部，传动机构的外部设置有防护罩壳。
优选的，所述釜体的外部设置有用于支撑的支撑架，釜体的底部固定连接有下控制阀，下控制阀的底部固定连接有出料口，下控制阀和内釜胆的底卸料口连通。
优选的，所述釜盖的顶部固定连接有至少一个添加口，添加口的内部设置有过滤网和加热器，添加口用于设置有抽液泵，添加口用于和辅料添加管连接。
优选的，所述釜体的内部设置有隔热层和内套管，内套管的两端分别设置有进液管和出液管，进液管和出液管之间设置有循环泵，循环泵的内部设置有加热制冷组件。
优选的，所述釜盖的底部内侧设置有控制器，控制器的外部电连接有连接器，外轴的内部设置有连接线，连接器用于连接连接线和控制器，内套环的内部设置有加热圈，连接杆的内部设置有导线，加热圈和连接线之间通过连接杆内部导线电连接。
一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备方法，通过上述一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置实现，其步骤包括：
S1、在内釜胆的内部注入氯乙烯单体，合并固定釜盖，通过添加口注水，聚乙烯单挑和水的比例为1:0.5～1.2；
S2、通过添加口对釜体内部进行反复抽真空和氮净化，并通过上搅拌叶和下搅拌叶进行搅拌；
S3、在搅拌反应时，添加悬浮稳定剂6-20wt%、引发剂30-70wt%，启动循环泵和内部加热组件，通过内套管对釜体的内部进行保温加热，并且启动内套环内部加热圈进行辅助加热；
S4、通过添加口依次添加阻燃剂15-35wt%、分散剂800-1500ppm；
S5、在聚合加料时，加入缓冲剂，用于调整浆液PH值保持中性；
S6、在聚合反应时，添加终止剂30-45wt%，用于聚合反应的终止；
S7、聚合反应终止后添加阻聚剂4-16wt%，用于抑制自由基聚合反应；
S8、聚合后，物料通过出料口流入单体回收罐，进行离心脱水、干燥后制粒，即得到成品。
优选的，所述S2步骤反应温度为33℃～37℃，所述S3～S7步骤的反应温度为37℃～98℃。
优选的，所述悬浮稳定剂包括明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素等其中一种或任意成分组合；
所述引发剂包括过氧化二碳酸二（2-乙基己基）酯、过氧化碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二（2-乙基己）酯、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁腈其中一种或任意成分组合；
所述阻燃剂包括氯化石蜡、氯化聚乙烯、四氯邻苯二甲酸酐、四氯双酚A或六氯环戊二烯其中一种或任意成分组合；
所述分散剂包括72.5%～88%醇解度的PVA，还包括0.23-0.35wt%的羟丙基甲基纤维素；
缓冲剂包括碳酸氢氨或氢氧化钠；
终止剂包括丙酮缩氨基硫脲；
阻聚剂包括a-甲基苯乙烯。
优选的，所述步骤S8成品颗粒为圆柱形，长度为6-30mm，粒度在200个-600个之间。
有益效果：
1、该聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置及其制备方法，通过外轴转动时，同步带动内套环转动，且下搅拌叶和上搅拌叶转动时，带动内釜胆内部的流体原料向上流动，因此在内釜胆的内部形成环流，该环流以内套环为中心，流体从内套环底部向内流入，顶部向外流出，且外轴带动底部上搅拌叶与下搅拌叶与上搅拌叶转向相反的方向转动，使上搅拌叶和下搅拌叶同轴反向转动，避免内釜胆的内部液体因为搅拌惯性而通向旋转，从而提高搅拌效果，进而有效保证聚合反应的稳定有效的进行。
2、该聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置及其制备方法，通过控制器控制内套环内部加热圈，通过加热圈内釜胆内部流体进行内部加热，且加热圈为内釜胆内部流体循环流动中心，因此配合内套管进行双向加热，进一步保证加热的稳定性。
3、该聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置及其制备方法，该材料添加阻燃剂，使该材料具备阻燃特性，且通过添加88%醇解度的PVA，使该材料具有较强的保胶能力，可有效防止VCM液滴聚并，提高其分散能力好，生产出的PVC孔隙率高，规整度好，流动时间短，弹性强，易加工的特点，能够有效对危险环境的抗性，提高使用效果。
附图说明
图1为本发明聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置整体结构示意图；
图2为本发明聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置的釜盖、外轴及底部搅拌叶连接示意图；
图3为本发明聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置的内套环、外轴、主轴、上搅拌叶和下搅拌叶连接示意图；
图4为本发明聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置的釜体侧壁剖面示意图；
图5为本发明聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置的外轴、主轴和传动机构连接示意图。
图中：1、釜体；2、支撑架；3、内釜胆；4、釜盖；5、添加口；6、搅拌电机；7、主轴；8、外轴；9、主锥齿轮；10、辅锥齿轮；11、连接锥齿轮；12、上搅拌叶；13、下搅拌叶；14、连接杆；15、内套环；16、下控制阀；17、出料口；18、隔热层；19、内套管；20、进液管；21、循环泵；22、出液管；23、控制器；24、连接器；25、连接线；26、加热圈。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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1-5，一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置，包括釜体1，釜体1的内部活动放置有内釜胆3，釜体1的顶部通过螺栓连接有釜盖4，釜盖4的顶部固定连接有搅拌电机6，搅拌电机6的底部固定连接有主轴7，主轴7的外部套接有外轴8，主轴7和外轴8的外部设置有传动机构，主轴7的底部固定连接有下搅拌叶13，外轴8的外部固定连接有上搅拌叶12，外轴8的外部固定连接有连接杆14，连接杆14的外部固定连接有内套环15。进行聚合反应时，将原料注入内釜胆3内，然后通过上搅拌叶12和下搅拌叶13对原料进行搅拌，方便内釜胆3内部原料混合均匀，便于聚合反应的稳定进行。
通过将内釜胆3和釜体1可分开式的组合设计，聚合反应在内釜胆3的内部进行，便于反应后对内釜胆3的清洗，与现有反应釜内壁的清洗相比，有效降低清洗难度，提高使用效果。
其中，传动机构包括和主轴7固定连接的主锥齿轮9、和外轴8固定连接的辅锥齿轮10，主锥齿轮9和辅锥齿轮10之间啮合连接有连接锥齿轮11，连接锥齿轮11转动连接在釜盖4的底部，传动机构的外部设置有防护罩壳。搅拌时，搅拌电机6带动主轴7转动，主轴7带动下搅拌叶13转动，同时主轴7通过主锥齿轮9、连接锥齿轮11和辅锥齿轮10带动外轴8同步反向转动，外轴8带动底部上搅拌叶12与下搅拌叶13与上搅拌叶12转向相反的方向转动，使上搅拌叶12和下搅拌叶13同轴反向转动，避免内釜胆3的内部液体因为搅拌惯性而通向旋转，从而提高搅拌效果，保证内釜胆3内部聚合反应时，内部原料分布的均匀性。
外轴8转动时，同步带动内套环15转动，且下搅拌叶13和上搅拌叶12转动时，带动内釜胆3内部的流体原料向上流动，因此在内釜胆3的内部形成环流，该环流以内套环15为中心，流体从内套环15底部向内流入，顶部向外流出，且通过上搅拌叶12和下搅拌叶13同轴反向转动，进行双向搅拌，进而有效保证聚合反应的稳定有效的进行。
其中，釜体1的外部设置有用于支撑的支撑架2，釜体1的底部固定连接有下控制阀16，下控制阀16的底部固定连接有出料口17，下控制阀16和内釜胆3的底卸料口连通。
釜盖4的顶部固定连接有至少一个添加口5，添加口5的内部设置有过滤网和加热器，添加口5用于设置有抽液泵，添加口5用于和辅料添加管连接。
在聚合反应时，通过添加口5进行反应材料的补充添加，且添加时通过添加口5对反应材料依据反应条件进行加热，并通过进行过滤筛选后添加。同时添加口5对后续添加材料进行定量控制。
其中，釜体1的内部设置有隔热层18和内套管19，内套管19的两端分别设置有进液管20和出液管22，进液管20和出液管22之间设置有循环泵21，循环泵21的内部设置有加热制冷组件。
反应过程中，由内套管19对釜体1的内部进行加热，加热时，通过循环泵21泵出热水，热水通过进液管20进入内套管19，内套管19通过高温水流对釜体1的内部进行均匀加热，然后通过出液管22流回循环泵21。
其中，釜盖4的底部内侧设置有控制器23，控制器23的外部电连接有连接器24，外轴8的内部设置有连接线25，连接器24用于连接连接线25和控制器23，内套环15的内部设置有加热圈26，连接杆14的内部设置有导线，加热圈26和连接线25之间通过连接杆14内部导线电连接。加热时，通过控制器23控制内套环15内部加热圈26，通过加热圈26内釜胆3内部流体进行内部加热，且加热圈26为内釜胆3内部流体循环流动中心，因此配合内套管19进行双向加热，进一步保证加热的稳定性。
实施例二
一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备方法，通过上述一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置实现，其步骤包括：
S1、在内釜胆3的内部注入氯乙烯单体，合并固定釜盖4，通过添加口5注水，聚乙烯单挑和水的比例为1:0.5；
S2、通过添加口5对釜体1内部进行反复抽真空和氮净化，并通过上搅拌叶12和下搅拌叶13进行搅拌；
该步骤反应温度为33℃，所述S3～S7步骤的反应温度为37℃。
S3、在搅拌反应时，添加悬浮稳定剂6wt%、引发剂30wt%，启动循环泵21和内部加热组件，通过内套管19对釜体1的内部进行保温加热，并且启动内套环15内部加热圈26进行辅助加热；
所述悬浮稳定剂包括明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素等其中一种或任意成分组合；
所述引发剂包括过氧化二碳酸二（2-乙基己基）酯、过氧化碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二（2-乙基己）酯、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁腈其中一种或任意成分组合。
S4、通过添加口5依次添加阻燃剂15wt%、分散剂800ppm；
所述阻燃剂包括氯化石蜡、氯化聚乙烯、四氯邻苯二甲酸酐、四氯双酚A或六氯环戊二烯其中一种或任意成分组合；
所述分散剂包括72.5%醇解度的PVA，还包括0.23wt%的羟丙基甲基纤维素。
S5、在聚合加料时，加入缓冲剂，用于调整浆液PH值保持中性；
缓冲剂包括碳酸氢氨或氢氧化钠。
S6、在聚合反应时，添加终止剂30wt%，用于聚合反应的终止；
终止剂包括丙酮缩氨基硫脲。
S7、聚合反应终止后添加阻聚剂4wt%，用于抑制自由基聚合反应；
阻聚剂包括a-甲基苯乙烯。
S8、聚合后，物料通过出料口17流入单体回收罐，进行离心脱水、干燥后制粒，即得到成品。
成品颗粒为圆柱形，长度为10mm，粒度为200。
实施例三
一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备方法，通过上述一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置实现，其步骤包括：
S1、在内釜胆3的内部注入氯乙烯单体，合并固定釜盖4，通过添加口5注水，聚乙烯单挑和水的比例为1:1.2；
S2、通过添加口5对釜体1内部进行反复抽真空和氮净化，并通过上搅拌叶12和下搅拌叶13进行搅拌；
该步骤反应温度为37℃，所述S3～S7步骤的反应温度为98℃。
S3、在搅拌反应时，添加悬浮稳定剂20wt%、引发剂70wt%，启动循环泵21和内部加热组件，通过内套管19对釜体1的内部进行保温加热，并且启动内套环15内部加热圈26进行辅助加热；
所述悬浮稳定剂包括明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素等其中一种或任意成分组合；
所述引发剂包括过氧化二碳酸二（2-乙基己基）酯、过氧化碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二（2-乙基己）酯、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁腈其中一种或任意成分组合。
S4、通过添加口5依次添加阻燃剂35wt%、分散剂1500ppm；
所述阻燃剂包括氯化石蜡、氯化聚乙烯、四氯邻苯二甲酸酐、四氯双酚A或六氯环戊二烯其中一种或任意成分组合；
所述分散剂包括88%醇解度的PVA，还包括0.35wt%的羟丙基甲基纤维素。
S5、在聚合加料时，加入缓冲剂，用于调整浆液PH值保持中性；
缓冲剂包括碳酸氢氨或氢氧化钠。
S6、在聚合反应时，添加终止剂45wt%，用于聚合反应的终止；
终止剂包括丙酮缩氨基硫脲
S7、聚合反应终止后添加阻聚剂16wt%，用于抑制自由基聚合反应；
阻聚剂包括a-甲基苯乙烯。
S8、聚合后，物料通过出料口17流入单体回收罐，进行离心脱水、干燥后制粒，即得到成品。
成品颗粒为圆柱形，长度为25mm，粒度为500。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置，包括釜体（1），其特征在于：所述釜体（1）的内部活动放置有内釜胆（3），釜体（1）的顶部通过螺栓连接有釜盖（4），釜盖（4）的顶部固定连接有搅拌电机（6），搅拌电机（6）的底部固定连接有主轴（7），主轴（7）的外部套接有外轴（8），主轴（7）和外轴（8）的外部设置有传动机构，主轴（7）的底部固定连接有下搅拌叶（13），外轴（8）的外部固定连接有上搅拌叶（12），外轴（8）的外部固定连接有连接杆（14），连接杆（14）的外部固定连接有内套环（15）。
2.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置，其特征在于：所述传动机构包括和主轴（7）固定连接的主锥齿轮（9）、和外轴（8）固定连接的辅锥齿轮（10），主锥齿轮（9）和辅锥齿轮（10）之间啮合连接有连接锥齿轮（11），连接锥齿轮（11）转动连接在釜盖（4）的底部，传动机构的外部设置有防护罩壳。
3.根据权利要求2所述的一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置，其特征在于：所述釜体（1）的外部设置有用于支撑的支撑架（2），釜体（1）的底部固定连接有下控制阀（16），下控制阀（16）的底部固定连接有出料口（17），下控制阀（16）和内釜胆（3）的底卸料口连通。
4.根据权利要求3所述的一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置，其特征在于：所述釜盖（4）的顶部固定连接有至少一个添加口（5），添加口（5）的内部设置有过滤网和加热器，添加口（5）用于设置有抽液泵，添加口（5）用于和辅料添加管连接。
5.根据权利要求4所述的一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置，其特征在于：所述釜体（1）的内部设置有隔热层（18）和内套管（19），内套管（19）的两端分别设置有进液管（20）和出液管（22），进液管（20）和出液管（22）之间设置有循环泵（21），循环泵（21）的内部设置有加热制冷组件。
6.根据权利要求5所述的一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置，其特征在于：所述釜盖（4）的底部内侧设置有控制器（23），控制器（23）的外部电连接有连接器（24），外轴（8）的内部设置有连接线（25），连接器（24）用于连接连接线（25）和控制器（23），内套环（15）的内部设置有加热圈（26），连接杆（14）的内部设置有导线，加热圈（26）和连接线（25）之间通过连接杆（14）内部导线电连接。
7.一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备方法，用于权利要求6所述的一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备装置实现，其特征在于，其步骤包括：
S1、在内釜胆（3）的内部注入氯乙烯单体，合并固定釜盖（4），通过添加口（5）注水，聚乙烯单挑和水的比例为1:0.5～1.2；
S2、通过添加口（5）对釜体（1）内部进行反复抽真空和氮净化，并通过上搅拌叶（12）和下搅拌叶（13）进行搅拌；
S3、在搅拌反应时，添加悬浮稳定剂6-20wt%、引发剂30-70wt%，启动循环泵（21）和内部加热组件，通过内套管（19）对釜体（1）的内部进行保温加热，并且启动内套环（15）内部加热圈（26）进行辅助加热；
S4、通过添加口（5）依次添加阻燃剂15-35wt%、分散剂800-1500ppm；
S5、在聚合加料时，加入缓冲剂，用于调整浆液PH值保持中性；
S6、在聚合反应时，添加终止剂30-45wt%，用于聚合反应的终止；
S7、聚合反应终止后添加阻聚剂4-16wt%，用于抑制自由基聚合反应；
S8、聚合后，物料通过出料口（17）流入单体回收罐，进行离心脱水、干燥后制粒，即得到成品。
8.根据权利要求7所述的一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备方法，其特征在于：所述S2步骤反应温度为33℃～37℃，所述S3～S7步骤的反应温度为37℃～98℃。
9.根据权利要求7所述的一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备方法，其特征在于：所述悬浮稳定剂包括明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素其中一种或任意成分组合；
所述引发剂包括过氧化二碳酸二（2-乙基己基）酯、过氧化碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二（2-乙基己）酯、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁腈其中一种或任意成分组合；
所述阻燃剂包括氯化石蜡、氯化聚乙烯、四氯邻苯二甲酸酐、四氯双酚A或六氯环戊二烯其中一种或任意成分组合；
所述分散剂包括72.5%～88%醇解度的PVA，还包括0.23-0.35wt%的羟丙基甲基纤维素；
缓冲剂包括碳酸氢氨或氢氧化钠；
终止剂包括丙酮缩氨基硫脲；
阻聚剂包括a-甲基苯乙烯。
10.根据权利要求7所述的一种聚氯乙烯阻燃弹性体绝缘材料制备方法，其特征在于：所述步骤S8中成品的颗粒为圆柱形，长度为6-30mm，粒度在200个-600个之间。
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