專利名稱：力化學(xué)反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于聚合物力化學(xué)反應(yīng)及加工設(shè)備領(lǐng)域。
高分子力化學(xué)的研究為高分子材料的改性和制備提供了新的方法和途徑。多年來，各國學(xué)者利用現(xiàn)有的加工設(shè)備如擠出機(jī)、振動磨、超聲輻照及高速攪拌等在高分子固體、溶液和熔體的力化學(xué)反應(yīng)方面作了大量的工作。Kunio Arisawa等研究了聚苯乙烯(PS)熔體在擠出過程中的降解K.Arisawa，R.S.Porter，J.PolymerSci.Vol.14 P879-896(1970)H.TaKahashi研究了在超高剪切場(104-107s-1)下，苯乙烯一丙烯腈共聚物(SAN)/聚碳酸酯(PC)的互溶效應(yīng)，H.Takahashi et al，J.Appl。Polym.Sci.36 1821(1980)我國學(xué)者徐僖等50年代后期開始致力于高分子力化學(xué)的研究，對高分子溶液的力化學(xué)降解和共聚反應(yīng)進(jìn)行了深入而系統(tǒng)的探討，用高速攪拌和超聲輻照方法合成了一系列用一般化學(xué)方法難以合成的嵌段/接枝共聚物。這些共聚物各有其獨(dú)特的性能，可用于某些不相容聚合物體系的增容劑，油田采收的化學(xué)劑，流體減阻劑，金屬冷加工潤滑劑和新型合成纖維。徐僖等中科院高分子學(xué)術(shù)會議會刊1961科學(xué)出版社，Ye Shen，KeqiangChen，Qi Wang，Huili and Xi Xu，J.Macromol.sci.Chem.A23(12)，1415(1986)，Xi Xu Qi Wang andHui Lin li，J.Macromol.Sci.Chem.A23(12)，1433(1986)。
在高分子固體力化學(xué)方面，S.Murakami等研究了通過碾磨無機(jī)化合物產(chǎn)生的活性粒子引發(fā)乙烯和丙烯單體的聚合反應(yīng)，S.Mura-kami et al，J.Appl.Polym.Sci.29、29(1984)，金子純久研究了聚氯乙烯(PVC)/聚碳酸酯(PC)共聚物的力化學(xué)降解動力學(xué)，金子純久、材料24(382)91(1985)C.V.Oprea等研究了通過振動磨和冷凍的方法使PVC與聯(lián)苯胺及對苯二胺反應(yīng)，改善了PVC的熱穩(wěn)定性，C.V.Oprea et al，Revue Roum-aine de Chemie29(8)，683(1984)。徐僖等用振動磨的方法研究了PVC和丙烯醛的共聚反應(yīng)，以提高PVC的熱穩(wěn)定性，介電性和制品硬度等，徐僖，張素英等中科院高分子學(xué)術(shù)會議會刊1961科學(xué)出版社。
這些研究成果，豐富和發(fā)展了高分子力化學(xué)，但所用設(shè)備主要還是擠出機(jī)、球磨機(jī)、超聲輻照以及高速攪拌等，大都借助于現(xiàn)有的加工設(shè)備，有一定的局限性，擠出機(jī)作為一種專用的塑料成型加工設(shè)備，對于材料的共混及改性很有效，但作為力化學(xué)的研究，物料受到的剪切作用和力化學(xué)反應(yīng)的效果都是有限的。振動磨，通過鋼球的振動和球體間的碰撞，可使高分子材料受到瞬時的擠壓和沖擊作用，物料通過振動磨中球體之間接觸碰撞，受到擠壓碰撞的幾率有限，振磨所需時間很長，少則十幾個小時，多則上百小時，受到的沖擊力亦有限，較難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。超聲輻照及高速攪拌等亦是借助現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行聚合物溶液或乳液的力化學(xué)研究，應(yīng)用范圍有限。
本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而借鑒中國傳統(tǒng)石磨的巧妙構(gòu)思和獨(dú)特結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，自行設(shè)計(jì)和制造了可用于聚合物及填料的粉碎、混合和力化學(xué)反應(yīng)的磨盤形新型力化學(xué)反應(yīng)器，該反應(yīng)器在加工高分子材料的過程中，能夠提供強(qiáng)大的擠壓、剪切作用，使材料受到垂直、環(huán)向、剪切等多種應(yīng)力的作用而破碎，產(chǎn)生較現(xiàn)有加工設(shè)備更有效的粉碎和力化學(xué)反應(yīng)，可探索高分子材料在新的力化學(xué)反應(yīng)器中的運(yùn)動過程，反應(yīng)機(jī)制，形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化以及材料改性和加工的新途徑。實(shí)現(xiàn)采用力場技術(shù)制備具有特殊功能和高性能的新材料。
本實(shí)用新型提供的力化學(xué)反應(yīng)器如


圖1、圖2所示。
圖1為磨盤形力化學(xué)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意
圖1加料斗，2固定磨盤，3轉(zhuǎn)動磨盤，4輸料螺桿，5手柄，6介質(zhì)入口，7輸料軟管，8出料口，9惰性氣體入口，10電機(jī)，11支架，12傳動裝置。
圖2為固定磨盤結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為轉(zhuǎn)動磨盤結(jié)構(gòu)示意圖。
13連接孔，14進(jìn)料口，15導(dǎo)料槽。
力化學(xué)反應(yīng)器由固定磨盤2固定在殼體上，轉(zhuǎn)動磨盤3固定在支架11上的轉(zhuǎn)軸上，通過馬達(dá)10驅(qū)動傳動裝置12上轉(zhuǎn)軸帶動磨盤3轉(zhuǎn)動，磨面間的壓力可通過手柄5調(diào)節(jié)，整個系統(tǒng)為封閉式，入口6可通冷卻或加熱介質(zhì)調(diào)節(jié)溫度，出料口8側(cè)可通惰性氣體保護(hù)，物料從加料斗1經(jīng)輸料螺桿4連續(xù)進(jìn)入磨盤內(nèi)受力反應(yīng)，反應(yīng)物從輸料軟管7至出料口8出料。
力化學(xué)反應(yīng)器的固定磨盤2和轉(zhuǎn)動磨盤3由耐磨金屬制造并經(jīng)表面特殊處理的鑲嵌式磨面嚙合，磨面中有連接孔13，進(jìn)料口14，導(dǎo)料槽15，磨面上設(shè)有若干磨齒槽，磨齒槽之間的傾斜角為5～25°，磨齒槽棱寬為0.1～2.0毫米。
力化學(xué)反應(yīng)器可為立式、臥式和串聯(lián)、并聯(lián)以及它們的組合形式為聚合物力化學(xué)反應(yīng)及加工方法開辟了新途徑。
下面參照附圖提供力化學(xué)反應(yīng)器的應(yīng)用對比實(shí)施例對比實(shí)施例1聚乙烯(PE)在振動磨中，振動24小時，材料無變化，而在本實(shí)用新型反應(yīng)器中，不到20分鐘，材料破磨細(xì)，經(jīng)過一次碾磨(從進(jìn)料到出料不到1分鐘)，材料便已破破碎。
對比實(shí)施例2脆性聚合物聚丙烯(PP)，粒料，粒徑0.6～0.9mm，在振動磨中，振動24小時，僅有很少部分被粉碎，而在本實(shí)用新型反應(yīng)器中，碾磨15次(約18分鐘)，平均粒度降至1.73μm。
實(shí)施例3聚苯乙烯，粒徑3.0～4.6mm，平均分子量Mn＝1.06×105，Mw＝3.05×105；碾磨15次后(約17分鐘)，平均粒徑為1.53μm，平均分子量下降為Mn＝0.74×105，Mw＝2.82×105。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、力化學(xué)反應(yīng)器構(gòu)思新穎，巧妙，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，可提供強(qiáng)大的擠壓、剪切及環(huán)向應(yīng)力作用。
2、物料在反應(yīng)器中的運(yùn)動軌跡為一螺旋線，反應(yīng)器半徑不大，但物料從進(jìn)料到出料所經(jīng)過的路徑卻很大，有利于物料的粉碎和反應(yīng)。
3、反應(yīng)時間短，有中國特色，很有工業(yè)化應(yīng)用前景。
4、對脆性和韌性聚合物皆有良好的粉碎和降解作用。
5、可用作聚合物-聚合物，聚合物-單體，聚合物-填料體系在應(yīng)力作用下進(jìn)行共聚合的反應(yīng)器。
權(quán)利要求1.一種力化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于該力化學(xué)反應(yīng)器由固定磨盤(2)固定在殼體上，轉(zhuǎn)動磨盤(3)固定在支架(11)上的轉(zhuǎn)軸上，通過馬達(dá)(10)驅(qū)動傳動裝置(12)上轉(zhuǎn)軸帶動磨盤(3)轉(zhuǎn)動，磨面間距或者壓力由手柄(5)調(diào)節(jié)，整個系統(tǒng)為封閉式，入口(6)可通冷卻或加熱介質(zhì)調(diào)節(jié)溫度，出料口(8)側(cè)可通惰性氣體保護(hù)，物料從加料斗(1)經(jīng)輸料螺桿(4)連續(xù)進(jìn)入磨盤內(nèi)受力反應(yīng)，反應(yīng)物從輸料軟管(7)至出料口(8)出料。
2.按照權(quán)利要求1所述力化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于該力化學(xué)反應(yīng)器的固定磨盤(2)和轉(zhuǎn)動磨盤(3)由耐磨金屬制造并經(jīng)表面特殊處理的鑲嵌式磨面嚙合，磨面中有連接孔(13)，進(jìn)料口(14)，導(dǎo)槽(15)，磨面上設(shè)有若干磨齒槽，磨齒槽之間的傾斜角為5-25°，磨齒槽棱寬為0.1～2.0毫米。
專利摘要一種力化學(xué)反應(yīng)器，其特點(diǎn)是由固定磨盤(2)固定在殼體上，轉(zhuǎn)動磨盤(3)固定在支架(11)上的轉(zhuǎn)軸上，通過馬達(dá)(10)驅(qū)動傳動裝置(12)上轉(zhuǎn)軸帶動磨盤(3)轉(zhuǎn)動，該反應(yīng)器在加工高分子材料的過程中，能夠提供強(qiáng)大的擠壓、剪切作用，使材料受到垂直、環(huán)向、剪切等多種應(yīng)力作用而破碎，產(chǎn)生較現(xiàn)有加工設(shè)備更有效的粉碎和力化學(xué)反應(yīng)，可探索高分子材料在新的力化學(xué)反應(yīng)器中的運(yùn)動過程，反應(yīng)機(jī)制，形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化以及材料改性和加工的新途徑，實(shí)現(xiàn)采用力場技術(shù)制備特殊功能和高性能的新材料。
文檔編號B01J19/18GK2217463SQ9524281
公開日1996年1月17日 申請日期1995年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月6日
發(fā)明者徐僖, 王琪 申請人:四川聯(lián)合大學(xué)