CN217042567U - 一种聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯聚合用增粘反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯聚合用增粘反应装置，包括筒体，在筒体的外部套设有换热装置，在筒体的顶部设有气体出口；所述筒体内安装有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴，搅拌轴上固定有片状刮板和螺旋状刮板，片状刮板位于螺旋状刮板的上方；所述片状刮板自由端面与筒体内侧面之间的距离为0.5‑1.5mm；所述螺旋状刮板的直径为D1，筒体的内径为D2，0≤D2‑D1≤1.5mm。该增粘反应装置，具有结构简单、设计合理、实用性强、使用方便的优点。

Description

一种聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯聚合用增粘反应装置

技术领域

本实用新型涉及高分子材料聚合反应装置领域，具体涉及一种聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯聚合用增粘反应装置。

背景技术

聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)是一种芳香族-脂肪族共聚酯，是在分子主链上同时含有芳香族聚酯结构单元和脂肪族聚酯结构单元的共聚酯。芳香族聚酯可以通过芳香族二元酸或酯的衍生物与脂肪或脂环族二元醇经过缩聚反应得到，也可以通过芳香族聚酯的内酯或交酯的开环聚合得到；脂肪族聚酯可以通过脂肪族二元酸或酯的衍生物与脂肪或脂环族二元醇经过缩聚反应得到，也可以通过脂肪族聚酯的内酯或交酯的开环聚合得到。在芳香族-脂肪族共聚酯的众多合成方法中，以偶联法和酯化熔融缩聚法最为常见。

偶联法也称扩链法(两步法)，指利用扩链剂的活性基团与芳香族聚酯与脂肪族聚酯的端羧基或者端羟基反应来提高相对分子质量的方法。扩链剂的选用根据共聚酯端基的不同而有所变化。由于PBAT共聚酯由醇(POH)过量聚合得到，封端基团是羟基，因此可用双官能团的二异氰酸酯(MDI)作为扩链剂。扩链法首先解决了聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)的聚合问题，但其工艺相对复杂，更主要是因为扩链法的扩链剂二异氰酸酯的引入，导致了材料的生物安全性降低，采用扩链法生产的产品，在食品包装及人体接触的产品中受到限制。

酯化熔融缩聚法(一步法)是将二元醇、二元酸先进行酯化，然后再在高真空下进行熔融缩聚，反应后期反应体系粘度高，小分子难以脱除，要获取高分子质量共聚物，需要通过增粘进一步提高分子量。目前增粘的主要方式有固相增粘和液相增粘，然而PBAT树脂的熔点较低，无法使用固相增粘手段，因此PBAT树脂的增粘方式一般采用液相增粘。液相增粘，是指一般缩聚生产装置的缩聚釜后方增加一台反应器，通过提高熔体脱挥面积和表面更新率等方式来实现熔体增粘。鉴于液相增粘技术的高效、节能及产品质量稳定等优点，目前在国内外已有广泛研究。在公开号为CN10176888A、CN101914820A、CN200964390Y和CN101125928的专利中指出，聚酯可以通过立式降膜装置依靠重力实现增粘，然而，PBAT树脂是一种高粘度树脂，随着聚酯熔体粘度进一步增大，导致立式降膜装置在使用过程中出现聚酯熔体无法顺利下降而使得熔体脱挥不均匀的现象，从而使得产品的分子量分布不均匀，严重影响了产品的产量。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯聚合用增粘反应装置，具体为一种设有换热装置、片状刮板和螺旋状刮板的增粘反应装置。该增粘反应装置具有结构简单、设计合理、实用性强、使用方便的优点。使用该增粘反应装置，能够使熔体按照设定的方式先在筒体内壁上进行换热，换热后经螺旋状刮板推送自出料口，具有过程可控性高的优点，从而获得产品具有质量一致性高的优点。

本实用新型的技术方案如下：

一种聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯聚合用增粘反应装置，包括筒体，在筒体的外部套设有换热装置，在筒体的顶部设有气体出口；

所述筒体内安装有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴，搅拌轴上固定有片状刮板和螺旋状刮板，片状刮板位于螺旋状刮板的上方；

所述片状刮板自由端面与筒体内侧面之间的距离为0.5-1.5mm；

在该直径范围内，片状刮板能够将有效的将聚酯熔体通过离心力甩至筒体的内侧面上，避免聚酯熔体直接下降到筒体底部，提高产品质量的一致性；

所述螺旋状刮板的直径为D1，筒体的内径为D2，0≤D2-D1≤1.5mm；

位于筒体内壁上的熔体在重力作用下向下运动，当到达螺旋状刮板的作用区域时，螺旋状刮板一方面将熔体自筒体内壁刮下，另一方面将脱离筒体内壁的熔体在螺旋推动下向下输送，提高熔体的流动效率，继而提高处理效率，避免熔体在筒体内聚集而影响对熔体的处理效率，保证增粘反应顺利进行。

进一步的，所述片状刮板的厚度为1-3mm，螺旋状刮板的厚度为1-3mm；PBAT树脂具有粘性大的特点，通过设置片状刮板和螺旋状刮板的厚度，在避免树脂过多粘附在片状刮板和螺旋状刮板表面的同时，保证该增粘反应装置具有良好的强度，延长设备的使用寿命。

进一步的，所述片状刮板设有5-10列，每列4-6个；相邻两列片状刮板距离为2-10mm。

进一步的，所述搅拌轴上连接有电机，电机位于筒体的顶部，电机带动搅拌轴旋转。

进一步的，所述搅拌轴上还安装有布料分配器，布料分配器位于片状刮板的上方；熔体自进料口进入后，经布料分配器分布在片状刮板上，提高熔体分布的均匀性。

进一步的，所述换热装置为夹套，在夹套的顶部设有热媒进口，底部设有热媒出口；当熔体进入增粘反应装置中后，在片状刮板的作用下，熔体粘附在筒体内壁上且在中立作用下向下滑动时与夹套中的热媒产生热交换，使得熔体中的水分挥发而从筒体顶部的气体出口排出，进而增加熔体的粘度。

进一步的，在筒体的外侧面上设有扰流柱，扰流柱位于夹套与筒体外侧面之间形成的空腔内；通过设置扰流柱，能够对空腔内的热媒进行干扰，提高热媒与筒体内熔体的换热效率，进而提高热媒的利用效率。

进一步的，所述筒体的底部固定有锥形筒，锥形筒的底部设有出料口；螺旋状刮板将熔体产品导入锥形筒中，熔体产品自出料口排出筒体。

本实用新型的工作流程如下：缩聚聚合后的PBAT熔体通过进料口进入筒体，均匀分布在布料分配器上，然后通过布料分配器分布到片状刮板上，搅拌轴在电机的带动下不停的旋转，PBAT熔体随着刮板的旋转向下流动并被甩到筒体的内壁上，在内筒体壁上形成的熔体薄膜不断被刮延，且成膜的熔体在内筒体壁上持续向下流动。熔体在沿着筒壁向下流动的过程中，与换热装置中的热媒进行热交换，使其粘度逐渐增大。当熔体到达螺旋状刮板处，螺旋状刮板对筒体内壁上的高粘度熔体进一步刮擦，使其均匀的向下流动，然后熔体从出料口出料。在此过程中，热媒通过连续不断从换热媒入口进入腔体，之后从热媒出口排出，从而保证了整个PBAT增粘过程中热量的需求。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型提供的增粘反应装置，在PBAT聚合后段连接；该增粘反应装置中，采用片状刮板和螺旋状刮板相结合的方式，通过搅拌轴旋转是使得PBAT熔体能够形成均匀的膜，并且能够防止熔体在筒体内壁上积聚后再重力作用下直接落到筒体底部，从而使熔体在整个增粘过程中受热均匀，并且在筒体内的停留时间相同，因此能够保证产品分子量分布均匀。

2、本实用新型提供的增粘反应装置，具有结构简单、设计合理、实用性强、使用方便的优点。使用该增粘反应装置，能够使熔体按照设定的方式先在筒体内壁上进行换热，换热后经螺旋状刮板推送自出料口，具有过程可控性高的优点，从而获得产品具有质量一致性高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型增粘反应装置的结构示意图。

图中，1-筒体，2-气体出口，3-进料口，4-夹套，5-热媒进口，6-热媒出口，7-扰流柱，8-电机，9-搅拌轴，10-片状刮板，11-螺旋状刮板，12-布料分配器，13-锥形筒，14-出料口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯聚合用增粘反应装置，包括筒体1，在筒体1的外部套设有换热装置，在筒体1的侧壁上设有气体出口2和进料口3，气体出口2和进料口3均靠近筒体1的顶板；

本实施例中，换热装置选用夹套4，在夹套4的顶部设有热媒进口5，底部设有热媒出口6；当熔体进入增粘反应装置中后，在片状刮板10的作用下，熔体粘附在筒体1内壁上且在中立作用下向下滑动时与夹套4中的热媒产生热交换，使得熔体中的水分挥发而从筒体1顶部的气体出口2排出，进而增加熔体的粘度；

在筒体1的外侧面上设有扰流柱7，扰流柱7位于夹套4与筒体1外侧面之间形成的空腔内；通过设置扰流柱7，能够对空腔内的热媒进行干扰，提高热媒与筒体1内熔体的换热效率，进而提高热媒的利用效率；

筒体1内安装有搅拌装置，搅拌装置包括电机8和搅拌轴9，电机8位于筒体1的顶板上，电机8的输出轴与搅拌轴9连接，电机8带动搅拌轴9旋转；

搅拌轴9上固定有片状刮板10和螺旋状刮板11，片状刮板10位于螺旋状刮板11的上方；

搅拌轴9上还安装有布料分配器12，布料分配器12位于片状刮板10的上方；熔体自进料口3进入后，经布料分配器12分布在片状刮板10上，提高熔体分布的均匀性；

片状刮板10自由端面与筒体1内侧面之间的距离为1mm；

在该直径范围内，片状刮板10能够将有效的将聚酯熔体通过离心力甩至筒体1的内侧面上，避免聚酯熔体直接下降到筒体1底部，提高产品质量的一致性；

螺旋状刮板11的直径为D1，筒体1的内径为D2，D2-D1＝1mm；

本实施例中，片状刮板10设有7列，每列5个；相邻两列片状刮板10距离为5mm；螺旋状刮板11的螺距为筒体1内径的1倍；

片状刮板10的厚度为2mm，螺旋状刮板11的厚度为2mm；PBAT树脂具有粘性大的特点，通过设置片状刮板10和螺旋状刮板11的厚度，在避免树脂过多粘附在片状刮板10和螺旋状刮板11表面的同时，保证该增粘反应装置具有良好的强度，延长设备的使用寿命；

位于筒体1内壁上的熔体在重力作用下向下运动，当到达螺旋状刮板11的作用区域时，螺旋状刮板11一方面将熔体自筒体1内壁刮下，另一方面将脱离筒体1内壁的熔体在螺旋推动下向下输送，提高熔体的流动效率，继而提高处理效率，避免熔体在筒体1内聚集而影响对熔体的处理效率，保证增粘反应顺利进行；

筒体1的底部固定有锥形筒13，锥形筒13的底部设有出料口14；螺旋状刮板11将熔体产品导入锥形筒13中，熔体产品自出料口14排出筒体1。

尽管通过参考优选实施例的方式对本实用新型进行了详细描述，但本实用新型并不限于此。在不脱离本实用新型的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本实用新型的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本实用新型的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯聚合用增粘反应装置，其特征在于，包括筒体，在筒体的外部套设有换热装置，在筒体的顶部设有气体出口；

所述筒体内安装有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴，搅拌轴上固定有片状刮板和螺旋状刮板，片状刮板位于螺旋状刮板的上方；

所述片状刮板自由端面与筒体内侧面之间的距离为0.5-1.5mm；

所述螺旋状刮板的直径为D1，筒体的内径为D2，0≤D2-D1≤1.5mm。

2.如权利要求1所述的聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯聚合用增粘反应装置，其特征在于，所述片状刮板的厚度为1-3mm，螺旋状刮板的厚度为1-3mm。

3.如权利要求1所述的聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯聚合用增粘反应装置，其特征在于，所述片状刮板设有5-10列，每列4-6个；相邻两列片状刮板距离为2-10mm。

4.如权利要求1所述的聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯聚合用增粘反应装置，其特征在于，所述搅拌轴上连接有电机，电机位于筒体的顶部。

5.如权利要求1所述的聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯聚合用增粘反应装置，其特征在于，所述搅拌轴上还安装有布料分配器，布料分配器位于片状刮板的上方。

6.如权利要求1所述的聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯聚合用增粘反应装置，其特征在于，所述换热装置为夹套，在夹套的顶部设有热媒进口，底部设有热媒出口。

7.如权利要求6所述的聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯聚合用增粘反应装置，其特征在于，在筒体的外侧面上设有扰流柱，扰流柱位于夹套与筒体外侧面之间形成的空腔内。

8.如权利要求1所述的聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯聚合用增粘反应装置，其特征在于，所述筒体的底部固定有锥形筒，锥形筒的底部设有出料口。

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