CN211645094U - 一种新型聚硫酸脂系列高分子材料工业化生产装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型聚硫酸脂系列高分子材料工业化生产装置，包括依次连接的聚合反应釜、热过滤设备、结片机布料器、粉碎机和包装机，所述热过滤设备包括控温装置、脱液口、溶剂罐、冷凝器。本实用新型适用于BPA型聚硫酸脂、二苯醚型聚硫酸脂、BPS型聚硫酸脂等等聚硫酸脂系列产品的生产，解决了现有生产过程中产生的大量水和CO2，以及后处理过程中高温高压水洗产生的大量废水，溶剂回收率低且能耗高，产品干燥周期长，且纯度不高的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及高分子材料生产设备领域，尤其涉及一种新型聚硫酸脂系列高分子材料工业化生产装置。
背景技术
聚硫酸脂系列产品是高分子聚合物，主要为BPA型聚硫酸脂、二苯醚型聚硫酸脂、BPS 型聚硫酸脂，是一种热塑性树脂，其特性是：力学性能优异、刚性大、高强度、耐酸碱强等，由于其良好的特性，聚硫酸脂系列产品被广泛运用于管材、电子、航空航天等高端领域。
聚硫酸脂系列产品聚合过程主要原料包括双酚A、双酚A双硫酰氟单体、双酚S、4,4- 联苯二酚，对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚、4,4-二羟基二苯醚、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾等，在溶剂中聚合，常用溶剂有二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、环丁砜等，可选择甲苯、二甲苯、氯苯等作为脱水剂，用单体或氯甲烷封端，聚合结束后进行聚合物的后处理。
目前溶液法生产聚合物主要使用的后处理方法为水煮法，该方法造成大量废水，处理废水会造成环境污染，增加能耗，水的干燥时间长，增加了生产成本。
发明内容
本实用新型就是为了解决现有方法生产过程需要大量高温水洗、排出废水需处理、成品干燥时间长、纯度不高、溶剂回收率低的技术问题，提出一种生产过程中无需高温水洗、无需干燥、无废水排出、溶剂回收率高、成品纯度高、性能稳定的聚硫酸脂系列高分子材料工业化生产装置。
本实用新型采用的技术方案如下：一种新型聚硫酸脂系列高分子材料工业化生产装置，包括依次连接的聚合反应釜、热过滤设备、结片机布料器、粉碎机和包装机，所述热过滤设备包括控温装置、脱液口、溶剂罐、冷凝器。
本实用新型的工作原理为：聚硫酸酯系列高分子材料聚合反应结束后，关闭加热系统，同时向聚合反应釜中加入水分含量低于0.01％的溶剂，用于降低温度，并终止聚合反应，将稀释的聚合物溶液加入热过滤设备中，利用外界的压力，将盐类、机械杂质与聚合物溶液分离，分离的聚合物溶液转移至另一精密过滤设备，利用真空原理，将溶剂与聚合物分离，聚合物在压力作用下，经过冷凝设备，在结片机布料器上冷却，被粉碎机粉碎，最后包装。
热过滤系统包括盐类及机械杂质的过滤、溶剂与聚合物的分离，盐类与机械杂质分离阶段，对热过滤设备进行加热，然后打开搅拌，给系统内部进行加压，使盐类与机械杂质分离；对溶剂和聚合物混合物进行分离处理，整个过程在真空下进行，溶剂进入多个脱液口，经过冷凝器，冷凝成液体进入溶剂罐。
进一步地，所述热过滤设备还包括脱灰口、脱灰吸收罐和冷却装置；热过滤设备在过滤过程中，开启加热，温度保持在200℃，同时对溶剂进行在高真空度下抽提，得到的溶剂在冷却装置冷凝下，进入吸收罐。
进一步地，所述热过滤设备为高温高压过滤设备、高温高压搅拌过滤设备；热过滤设备在过滤时，对聚合物体进行加热，使其保持一定的流动性，同时进行加压，是熔融聚合物透过过滤网，达到过滤盐类的目的。
进一步地，所述热过滤设备内还设置有搅拌叶片和过滤网，所述搅拌叶片通过第二电机驱动，所述过滤网的上方设置有盐类排出管，该盐类排出管与盐类干燥器连通，所述热过滤设备的底部设置有带喷嘴阀门的高压喷射嘴，该高压喷射嘴对应结片机布料器；位于过滤网上面的盐类经过盐类出口进入盐类排出管，在搅拌器的作用，进入盐类干燥器，进行盐类干燥和分离，回收使用盐类。
进一步地，所述聚合反应釜为带有收集系统的不锈钢反应釜；在反应过程中，产生CO2、 H2Og，并且有少许环丁砜被气体带出，所以在聚合釜封头出加装喷淋，使环丁砜形成与水的混合物，统一收集，统一处理。
进一步地，所述聚合反应釜内还设置有搅拌浆、氮气进口，所述搅拌浆通过第一电机驱动，所述聚合反应釜一侧设置有数显粘度计，底部设置有与热过滤设备连通的管道，该管道上还设置有微型泵和阀门；在聚合釜筒体侧部加装数显粘度计，检测整个过程中粘度的变化，从而监控反应聚合物的品质。热过滤与聚合釜进行管道联接，确保设备之间联接的密封性。
进一步地，所述结片机布料器为钢带结片机；将物料流入均料槽中，有一边以瀑布方式厚薄均匀的散布到由调速电机拖动的不锈钢带上，由于钢带背面冷却水的强制冷却作用，散布到钢带上的物料被迅速冷却凝固成形，物料成形的形状为片状，在落料端粉碎成片粒状；使结片均匀、快捷、质量好。
进一步地，所述粉碎机为超微粉碎机或万能粉碎机；超微粉碎机在粉碎过程中，对聚合物颗粒的粒径大小有严格的要求，对所述聚合物的杂质含量有严格的要求，万能粉碎机对聚合物的粒径大小可以选择，获得粒径大小不同的聚合物，进行后处理。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
采用本实用新型装置可以减少现有工艺粉碎、洗涤、干燥、回收溶剂等工序；溶剂回收率高，无污染，溶剂回收率由现有80％提高至98％，回收的溶剂可以直接再利用，无需回收加工，且没有污染物排出；聚硫酸脂系列高分子材料纯度高、灰分少，聚硫酸脂高分子材料灰分由现有技术的0.3％降到0.01％-0.03％，性能稳定。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本实用新型的工艺流程图
图2为本实用新型整体结构示意图；
图中标记为：1-聚合反应釜，2-热过滤设备，3-结片机布料器，4-粉碎机，5-包装机， 6-盐类干燥器，11-搅拌浆，12-氮气进口，13-数显粘度计，14-管道，15-微型泵，16-阀门， 17-第一电机，21-搅拌叶片，22-过滤网，23-盐类排出管，24-喷嘴阀门，25-高压喷射嘴， 26-第二电机。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1-2所示，一种新型聚硫酸脂系列高分子材料工业化生产装置，包括依次连接的聚合反应釜1、热过滤设备2、结片机布料器3、粉碎机4和包装机5，所述热过滤设备2包括控温装置、脱液口、溶剂罐、冷凝器。
本实用新型的工作原理为：聚硫酸酯系列高分子材料聚合反应结束后，关闭加热系统，同时向聚合反应釜1中加入水分含量低于0.01％的溶剂，用于降低温度，并终止聚合反应，将稀释的聚合物溶液加入热过滤设备2中，利用外界的压力，将盐类、机械杂质与聚合物溶液分离，分离的聚合物溶液转移至另一精密过滤设备，利用真空原理，将溶剂与聚合物分离，聚合物在压力作用下，经过冷凝设备，在结片机布料器3上冷却，被粉碎机4粉碎，最后包装。
热过滤系统包括盐类及机械杂质的过滤、溶剂与聚合物的分离，盐类与机械杂质分离阶段，对热过滤设备2进行加热，然后打开搅拌，给系统内部进行加压，使盐类与机械杂质分离；对溶剂和聚合物混合物进行分离处理，整个过程在真空下进行，溶剂进入多个脱液口，经过冷凝器，冷凝成液体进入溶剂罐。
实施例2
在实施例1的基础上，所述热过滤设备2还包括脱灰口、脱灰吸收罐和冷却装置；热过滤设备2在过滤过程中，开启加热，温度保持在200℃，同时对溶剂进行在高真空度下抽提，得到的溶剂在冷却装置冷凝下，进入脱灰吸收罐。
实施例3
在实施例1的基础上，所述热过滤设备2为高温高压过滤设备、高温高压搅拌过滤设备；热过滤设备2在过滤时，对聚合物体进行加热，使其保持一定的流动性，同时进行加压，是熔融聚合物透过过滤网22，达到过滤盐类的目的。
实施例4
在实施例3的基础上，所述热过滤设备2内还设置有搅拌叶片21和过滤网22，所述搅拌叶片21通过第二电机26驱动，所述过滤网22的上方设置有盐类排出管23，该盐类排出管23与盐类干燥器6连通，所述热过滤设备2的底部设置有带喷嘴阀门24的高压喷射嘴 25，该高压喷射嘴25对应结片机布料器3；位于过滤网22上面的盐类经过盐类出口进入盐类排出管23，在搅拌器的作用，进入盐类干燥器6，进行盐类干燥和分离，回收使用盐类。
实施例5
在实施例1的基础上，所述聚合反应釜1为带有收集系统的不锈钢反应釜；在反应过程中，产生CO2、H2Og，并且有少许环丁砜被气体带出，所以在聚合釜封头出加装喷淋，使环丁砜形成与水的混合物，统一收集，统一处理。
实施例6
在实施例5的基础上，所述聚合反应釜1内还设置有搅拌浆11、氮气进口12，所述搅拌浆11通过第一电机17驱动，所述聚合反应釜1一侧设置有数显粘度计13，底部设置有与热过滤设备2连通的管道14，该管道14上还设置有微型泵15和阀门16；在聚合釜筒体侧部加装数显粘度计13，检测整个过程中粘度的变化，从而监控反应聚合物的品质，热过滤与聚合釜进行管道14联接，确保设备之间联接的密封性。
实施例7
在实施例1的基础上，所述结片机布料器3为钢带结片机；将物料流入均料槽中，有一边以瀑布方式厚薄均匀的散布到由调速电机拖动的不锈钢带上，由于钢带背面冷却水的强制冷却作用，散布到钢带上的物料被迅速冷却凝固成形，物料成形的形状为片状，在落料端粉碎成片粒状；使结片均匀、快捷、质量好。
实施例8
在实施例1的基础上，所述粉碎机4为超微粉碎机4或万能粉碎机4；超微粉碎机4在粉碎过程中，对聚合物颗粒的粒径大小有严格的要求，对所述聚合物的杂质含量有严格的要求，万能粉碎机4对聚合物的粒径大小可以选择，获得粒径大小不同的聚合物，进行后处理。
应用例1
在3000L的聚合反应釜1中加入双酚A 600公斤，双酚A双硫酰氟单体1050公斤，碳酸钠,550公斤，溶剂环丁砜2500L，通入氮气，升温至50℃，加入60公斤碳酸钠，升温至 130℃开始回流，随着脱水量的增加，温度逐渐升高至180℃，聚合体系水基本彻底移除，此时获得具有一定分子量的聚硫酸脂溶液，反应8h完毕，加入部分环丁砜，开始降温，当温度降至120℃，将体系经管道14进入热过滤设备2，加压开始过滤，热过滤设备2温度为110℃，过滤除去盐类及机械杂质，聚合物再经真空条件下，将溶剂与聚合物分离，得到高纯度聚合物溶液。
高纯度聚合物溶液经过结片机布料器3，在冷凝系统的作用下，聚合物冷却成片状，然后经粉碎机4粉碎为粒状，包装机5包装。
经检测聚硫酸脂灰分为0.01％。
应用例2
在3000L的聚合反应釜1中加入双酚A 600公斤，双酚A双硫酰氟单体550公斤，碳酸钠500公斤，溶剂N-甲基吡咯烷酮2300L，通入氮气，升温至50℃，加入110公斤碳酸钠，升温至90℃开始回流，加入500公斤的双酚A双硫酰氟单体，随着脱水量的增加，温度逐渐升高至110℃，聚合体系水基本彻底移除，此时获得具有一定分子量的聚硫酸脂溶液，反应8h完毕，加入部分N-甲基吡咯烷酮，此时固含量为35％，开始降温，当温度降至110℃，将体系经管道14进入热过滤设备2，加压开始过滤，热过滤设备2温度为90℃，过滤除去盐类及机械杂质，聚合物再经真空条件下，将溶剂与聚合物分离，得到高纯度聚合物溶液。
高纯度聚合物溶液经过结片机布料器3，在冷凝系统的作用下，聚合物冷却成片状，然后经粉碎机4粉碎为粒状，包装机5包装。
经检测聚硫酸脂灰分为0.02％。
应用例3
在3000L的聚合反应釜1中加入双酚A 600公斤，双酚A双硫酰氟单体550公斤，碳酸钠500公斤，溶剂二甲基亚砜2500L，通入氮气，升温至50℃，加入110公斤碳酸钠，升温至130℃开始回流，加入500公斤的双酚A双硫酰氟单体，随着脱水量的增加，温度逐渐升高至150℃，聚合体系水基本彻底移除，此时获得具有一定分子量的聚硫酸脂溶液，反应8h完毕，加入部分二甲基亚砜，此时固含量为35％，开始降温，当温度降至110℃，将体系经管道14进入热过滤设备2，加压开始过滤，热过滤设备2温度为70℃，过滤除去盐类及机械杂质，聚合物再经真空条件下，将溶剂与聚合物分离，得到高纯度聚合物溶液。
高纯度聚合物溶液经过结片机布料器3，在冷凝系统的作用下，聚合物冷却成片状，然后经粉碎机4粉碎为粒状，包装机5包装。
经检测聚硫酸脂灰分为0.04％。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种新型聚硫酸脂系列高分子材料工业化生产装置，包括依次连接的聚合反应釜(1)、热过滤设备(2)、结片机布料器(3)、粉碎机(4)和包装机(5)，其特征在于，所述热过滤设备(2)包括控温装置、脱液口、溶剂罐、冷凝器。
2.根据权利要求1所述的一种新型聚硫酸脂系列高分子材料工业化生产装置，其特征在于，所述热过滤设备(2)还包括脱灰口、脱灰吸收罐和冷却装置。
3.根据权利要求1所述的一种新型聚硫酸脂系列高分子材料工业化生产装置，其特征在于，所述热过滤设备(2)为高温高压过滤设备、高温高压搅拌过滤设备。
4.根据权利要求3所述的一种新型聚硫酸脂系列高分子材料工业化生产装置，其特征在于，所述热过滤设备(2)内还设置有搅拌叶片(21)和过滤网(22)，所述搅拌叶片(21)通过第二电机(26)驱动，所述过滤网(22)的上方设置有盐类排出管(23)，该盐类排出管(23)与盐类干燥器(6)连通，所述热过滤设备(2)的底部设置有带喷嘴阀门(24)的高压喷射嘴(25)，该高压喷射嘴(25)对应结片机布料器(3)。
5.根据权利要求1所述的一种新型聚硫酸脂系列高分子材料工业化生产装置，其特征在于，所述聚合反应釜(1)为带有收集系统的不锈钢反应釜。
6.根据权利要求5所述的一种新型聚硫酸脂系列高分子材料工业化生产装置，其特征在于，所述聚合反应釜(1)内还设置有搅拌浆(11)、氮气进口(12)，所述搅拌浆(11)通过第一电机(17)驱动，所述聚合反应釜(1)一侧设置有数显粘度计(13)，底部设置有与热过滤设备(2)连通的管道(14)，该管道(14)上还设置有微型泵(15)和阀门(16)。
7.根据权利要求1所述的一种新型聚硫酸脂系列高分子材料工业化生产装置，其特征在于，所述结片机布料器(3)为钢带结片机。
8.根据权利要求1所述的一种新型聚硫酸脂系列高分子材料工业化生产装置，其特征在于，所述粉碎机(4)为超微粉碎机或万能粉碎机。
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