本實(shí)用新型屬于聚合物復(fù)合材料制備裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚合物復(fù)合材料超分散混煉裝置。

背景技術(shù)：

聚合物復(fù)合材料是將兩種以上的聚合物材料或聚合物與其他物料經(jīng)混煉設(shè)備加工而成，這種復(fù)合體系的微觀結(jié)構(gòu)與性能將顯著依賴于混煉裝置及工藝。據(jù)目前統(tǒng)計(jì)，大約80％左右的聚合物復(fù)合材料的混煉都經(jīng)過擠出成型這一重要的成型工藝，連續(xù)共混擠出成型加工的螺桿擠出機(jī)作為當(dāng)前最主要的聚合物擠出成型設(shè)備，其主要以剪切拖曳流動(dòng)實(shí)現(xiàn)物料的塑化與輸送，同時(shí)通過螺桿的混煉元件進(jìn)行物料的分布和分散混合。為了保證高的剪切混煉和產(chǎn)率，通常采用提高螺桿轉(zhuǎn)速的來實(shí)現(xiàn)，這將引起加工過程的塑化不充分，擠出制品質(zhì)量差等問題，螺桿長(zhǎng)徑比的增加可以顯著提高混合效果同時(shí)也給擠出機(jī)的加工、安裝及維護(hù)帶來諸多問題；最后，螺桿擠出機(jī)本身的混合特性及結(jié)構(gòu)組成致使聚合物復(fù)合材料的成型需要經(jīng)歷長(zhǎng)的熱機(jī)械作用及高的物料特性依賴性等不足之處。

聚合物復(fù)合材料混煉時(shí)受到的加工流場(chǎng)大致可分為剪切流場(chǎng)和拉伸流場(chǎng)，流體由于在一定空間內(nèi)流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了垂直于流動(dòng)方向上的速度梯度所形成的場(chǎng)稱為剪切流場(chǎng)，同理產(chǎn)生平行于流動(dòng)方向上的速度梯度所形成的場(chǎng)稱為拉伸流場(chǎng)。基于理論計(jì)算，在相同的能耗作用下，拉伸流場(chǎng)產(chǎn)生的作用力是剪切流場(chǎng)的三倍；目前，通過實(shí)驗(yàn)已經(jīng)驗(yàn)證了拉伸流場(chǎng)主導(dǎo)的混煉裝置可以顯著改善聚合物復(fù)合材料的分散效果，提高復(fù)合材料性能。因此，基于目前拉伸流場(chǎng)主導(dǎo)的混煉裝置，進(jìn)一步開發(fā)更高效的聚合物復(fù)合材料制備裝置，推進(jìn)聚合物復(fù)合材料超分散制備，實(shí)現(xiàn)聚合物復(fù)合材料高性能化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種聚合物復(fù)合材料超分散混煉裝置，解決了現(xiàn)有剪切流場(chǎng)主導(dǎo)的混煉裝置分散效果和能耗之間的矛盾的問題。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種聚合物復(fù)合材料超分散混煉裝置，包括圓環(huán)狀的水管，水管的外部套接有加熱套，加熱套上設(shè)置有熱電偶，加熱套的外部設(shè)置有隔熱層，隔熱層的外側(cè)套接有相互對(duì)稱的左端蓋和右端蓋，左端蓋和右端蓋活動(dòng)連接，左端蓋和右端蓋的連接處設(shè)置有進(jìn)料口，左端蓋通過減震軸承與球型螺桿連接，球型螺桿的一端與電動(dòng)機(jī)連接，球型螺桿的另一端依次穿過左端蓋、隔熱層、加熱套、水管。

本實(shí)用新型的特點(diǎn)還在于：

球型螺桿包括螺桿傳動(dòng)軸，螺桿傳動(dòng)軸的一端與電動(dòng)機(jī)連接，螺桿傳動(dòng)軸的另一端連接有球體腔，球體腔的表面上開有收斂螺紋槽，球體腔的表面上還開有規(guī)則排列的收斂通孔。

水管并排設(shè)置有若干個(gè)，若干水管的一端均與進(jìn)水管連接，若干水管的另一端均與出水管連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型一種聚合物復(fù)合材料超分散混煉裝置，收斂螺紋槽、收斂通孔以及可調(diào)偏心距充分產(chǎn)生不同強(qiáng)度的拉伸流場(chǎng)；本實(shí)用新型一種聚合物復(fù)合材料超分散混煉裝置，在拉伸流場(chǎng)作用下，針對(duì)不同特性的多組份聚合物復(fù)合材料體系可以實(shí)現(xiàn)超分散、低能耗、低破壞制備；本實(shí)用新型一種聚合物復(fù)合材料超分散混煉裝置，特殊的螺桿結(jié)構(gòu)和拉伸流場(chǎng)作用，為精密的混煉設(shè)備(如密煉機(jī)、流變儀)提供混煉組件，推進(jìn)混煉裝置的高性能化。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一種聚合物復(fù)合材料超分散混煉裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型一種聚合物復(fù)合材料超分散混煉裝置中球型螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1.水管，2.球型螺桿，2-1.螺桿傳動(dòng)軸，2-2.球體腔，2-3.收斂螺紋槽，2-4.收斂通孔，3.進(jìn)水管，4.出水管，5.加熱套，6.熱電偶，7.右端蓋，8.左端蓋，9.偏心距，10.隔熱層，11.進(jìn)料口，12.電動(dòng)機(jī)，13.減震軸承。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

本實(shí)用新型一種聚合物復(fù)合材料超分散混煉裝置，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括圓環(huán)狀的水管1，水管1并排設(shè)置有若干個(gè)，所有水管1圍成一個(gè)空腔，所有水管1的一端均與進(jìn)水管3連接，所有水管1的另一端均與出水管4連接。

水管1的外部套接有加熱套5，加熱套5上設(shè)置有熱電偶6，加熱套5的外部設(shè)置有隔熱層10，隔熱層10的外側(cè)套接有相互對(duì)稱的左端蓋8和右端蓋7，左端蓋8和右端蓋7活動(dòng)連接，右端蓋7固定在機(jī)座，如圖1中所示，本實(shí)施例中左端蓋8及右端蓋7都設(shè)置有邊沿，在左端蓋8及右端蓋7的邊沿處用螺栓將他們連接，左端蓋8和右端蓋7還可以通過螺紋或者卡扣等其他方式活動(dòng)連接，左端蓋8和右端蓋7的上部連接處設(shè)置有進(jìn)料口11，進(jìn)料口11與水管1圍成的空腔連通。

左端蓋8通過減震軸承13與球型螺桿2連接，如圖2所示，球型螺桿2包括螺桿傳動(dòng)軸2-1，螺桿傳動(dòng)軸2-1的一端與電動(dòng)機(jī)12連接，螺桿傳動(dòng)軸2-1的另一端連接有球體腔2-2，球體腔2-2的表面上開有收斂螺紋槽2-3，球體腔2-2的表面上還開有規(guī)則排列的收斂通孔2-4，螺桿傳動(dòng)軸2-1的一端與電動(dòng)機(jī)12連接，螺桿傳動(dòng)軸2-1的另一端依次穿過左端蓋8、隔熱層10、加熱套5、水管1，球體腔2-2在水管1圍成的空腔內(nèi)。

水管1圍成的空腔的中心線與球體腔2-2的中心線產(chǎn)生偏心距9。

使用時(shí)，將聚合物/聚合物復(fù)合材料或無機(jī)粒子/聚合物復(fù)合材料通過進(jìn)料口11進(jìn)入到水管1圍成的空腔內(nèi)，然后把進(jìn)料口11蓋緊，然后通過熱電偶6與加熱套5配合調(diào)節(jié)水管1圍成的空腔內(nèi)的溫度，實(shí)現(xiàn)聚合物/聚合物復(fù)合材料或無機(jī)粒子/聚合物復(fù)合材料熔融塑化，調(diào)節(jié)偏心距9，從而獲得強(qiáng)度的拉伸流場(chǎng)作用，然后打開電動(dòng)機(jī)12，在減震軸承13和螺桿傳動(dòng)軸2-1協(xié)同作用下，帶動(dòng)球體腔2-2轉(zhuǎn)動(dòng)，熔融狀態(tài)下的聚合物/聚合物復(fù)合材料或無機(jī)粒子/聚合物復(fù)合材料在在球型螺桿2的攪拌下進(jìn)行超分散混合，然后從進(jìn)水管3處向水管1中注入冷水，再?gòu)某鏊?處流出，使得超分散混合后的聚合物復(fù)合材料快速冷卻定型，之后，關(guān)閉電動(dòng)機(jī)12，打開左端蓋8，取出定型后的聚合物相變材料。

本實(shí)用新型一種聚合物復(fù)合材料超分散混煉裝置的基本原理：利用加熱套5及熱電偶6的配合進(jìn)行聚合物復(fù)合材料熔融，球型螺桿2的球體腔2-2表面開設(shè)收斂螺紋槽2-3及收斂通孔2-4，在球型螺桿2轉(zhuǎn)動(dòng)下熔融態(tài)的聚合物復(fù)合材料將受到充分的拉伸流場(chǎng)作用下；同時(shí)，球型螺桿2與水管1圍成的空腔的中心線不同軸而產(chǎn)生了偏心距9，通過調(diào)節(jié)偏心距9可以獲得不同強(qiáng)度的拉伸流場(chǎng)作用，進(jìn)一步提高聚合物復(fù)合材料的分散混煉效果。

本實(shí)用新型一種聚合物復(fù)合材料超分散混煉裝置，將收斂螺紋槽15和收斂通孔16聯(lián)合使用，結(jié)合可調(diào)的偏心距9即可以獲得不同強(qiáng)度的拉伸流場(chǎng)作用。本實(shí)用新型一種聚合物復(fù)合材料超分散混煉裝置，加工簡(jiǎn)單，加工可控度高，性能可靠性高、投入成本低。