兼具自清潔及出料功能的高粘度聚合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于聚合生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種兼具自清潔及出料功能的高粘度聚合裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乳酸是一種新型的生物質(zhì)可降解材料，它具有環(huán)保、生物相容性等普通塑料無可比擬的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景和需求。通常的聚乳酸生產(chǎn)方法為:以乳酸為原料，加入氧化鋅等催化劑，在加溫的情況下，使乳酸脫水縮聚，生成乳酸低聚物(線性低分子量乳酸聚合體)，再裂解成環(huán)狀分子結(jié)構(gòu)的丙交酯，將丙交酯提純后，加入催化劑即可聚合，最后生產(chǎn)聚乳酸。
[0003]在由丙交酯生產(chǎn)聚乳酸的過程中，由于是本體聚合，在聚合后期，聚合物粘度往往變得特別大(如28萬分子量的聚乳酸，粘度會(huì)達(dá)到2500 Pa.s)，若利用普通的聚酯反應(yīng)器生產(chǎn)聚乳酸類超高粘度聚合物，會(huì)存在以下幾個(gè)方面的問題:第一，因聚合物粘度太大，在反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)困難，物料易和攪拌槳產(chǎn)生粘連抱團(tuán)現(xiàn)象，不能形成有效的熱交換，反應(yīng)熱無法釋放，使得反應(yīng)物著色發(fā)黃，或局部熱分解，影響聚合物的品質(zhì)；第二，因普通反應(yīng)釜的出料口太小，即使是和高粘度齒輪栗相結(jié)合的出料方式，也經(jīng)常會(huì)斷流，無法出料；第三，因聚合物粘度太大，反應(yīng)結(jié)束后，在反應(yīng)器內(nèi)壁和攪拌槳表明上，會(huì)殘留大量的物料，使聚合物不能完全排出、排盡，嚴(yán)重影響下一批次的聚合反應(yīng)。
[0004]由于以上三個(gè)原因，普通的聚酯反應(yīng)器設(shè)備已經(jīng)不能適應(yīng)該類超高粘度的聚合反應(yīng)。必須開發(fā)出一種能夠解決高粘度反應(yīng)物的熱交換問題、能夠解決聚合物在攪拌槳和反應(yīng)釜中的殘料問題、能夠解決高粘度聚合物的出料問題的新型聚合生產(chǎn)裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠解決超高粘度反應(yīng)物的熱交換、能夠解決聚合物在攪拌槳和反應(yīng)釜中的殘料問題、能夠解決高粘度聚合物的出料問題，由熔融狀原料合成聚合物并出料的聚合裝置，該裝置能夠合成高品質(zhì)的聚合物。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案如下:
[0007]兼具自清潔及出料功能的高粘度聚合裝置，包括底座及臥式缸體，所述臥式缸體包括相互平行的反應(yīng)缸體及出料缸體，臥式缸體的上端設(shè)有操作口，臥式缸體上設(shè)有循環(huán)進(jìn)口及循環(huán)出口，臥式缸體的下端安裝有支撐架，所述支撐架的下端固定于底座上；反應(yīng)缸體為密封的，且反應(yīng)缸體的截面呈類橢圓形，所述類橢圓形是指由兩個(gè)圓心位于同一水平線且直徑相同的圓相交后，兩圓之間的上部通過共切線連接，兩圓的下部通過共切圓弧連接而圍成的封閉圖形，所述反應(yīng)缸體的內(nèi)壁與外壁之間中空，并設(shè)有夾套和流道，所述夾套通過流道與循環(huán)進(jìn)口及循環(huán)出口相連通，且夾套內(nèi)流通有傳熱介質(zhì)；反應(yīng)缸體內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)攪拌軸，所述攪拌軸分別位于所述類橢圓形的兩個(gè)圓心處，所述類橢圓形的兩個(gè)圓心是指構(gòu)成該類橢圓形的兩個(gè)相交的圓的圓心；所述攪拌軸上安裝有攪拌槳，兩個(gè)攪拌槳大小相同，且兩個(gè)攪拌槳的截面均呈梭形，所述梭形的中心為攪拌軸截面的圓心，梭形中部的寬度大于攪拌軸的直徑，兩個(gè)攪拌槳的截面相互垂直靠接，且兩個(gè)攪拌槳等速、同向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過程中，兩個(gè)攪拌槳均有一端與反應(yīng)缸體內(nèi)壁靠接，其中一個(gè)攪拌槳不與反應(yīng)缸體內(nèi)壁靠接的一端與另一個(gè)攪拌槳靠接，所述攪拌槳的兩端是指所述梭形的兩端；所述出料缸體為圓筒形，出料缸體位于反應(yīng)缸體的下端，且出料缸體軸向長(zhǎng)度大于反應(yīng)缸體的軸向長(zhǎng)度，出料缸體與反應(yīng)缸體之間設(shè)有可封口的進(jìn)料口，出料缸體通過進(jìn)料口與反應(yīng)缸體相連通，出料缸體長(zhǎng)出反應(yīng)缸體的一端設(shè)有出料口，出料缸體內(nèi)安裝有與出料缸體相配合的出料螺桿；底座上設(shè)有第一電機(jī)及第二電機(jī)，所述第一電機(jī)通過同步帶傳動(dòng)與出料螺桿的進(jìn)料一端相連，第二電機(jī)通過同步帶傳動(dòng)連接有減速器裝置，減速器裝置的輸出端為兩個(gè)，并分別連接有耦合器，減速器裝置的輸出端分別通過耦合器與攪拌軸相連接。
[0008]優(yōu)選地，攪拌軸內(nèi)部設(shè)有通道，攪拌槳內(nèi)部設(shè)有空心的內(nèi)腔，所述內(nèi)腔與通道相連通，所述通道與循環(huán)進(jìn)口及循環(huán)出口均相連通。
[0009]優(yōu)選地，設(shè)有溫度控制系統(tǒng)，傳熱介質(zhì)的溫度通過溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述傳熱介質(zhì)為蒸汽、導(dǎo)熱油、水或空氣。
[0010]優(yōu)選地，第一電機(jī)的輸出端連接有第一主動(dòng)齒輪，所述第一主動(dòng)齒輪外側(cè)嗤合有第一齒輪帶，出料螺桿靠近進(jìn)料口的一端連接有第一從動(dòng)齒輪，所述第一從動(dòng)齒輪與第一齒輪帶的內(nèi)側(cè)嚙合傳動(dòng)，且第一從動(dòng)齒輪的直徑大于第一主動(dòng)齒輪的直徑。
[0011]優(yōu)選地，第二電機(jī)的輸出端連接有第二主動(dòng)齒輪，所述第二主動(dòng)齒輪外側(cè)嚙合有第二齒輪帶，減速器裝置的輸入端連接有第二從動(dòng)齒輪，所述第二從動(dòng)齒輪與第二齒輪帶的內(nèi)側(cè)嚙合傳動(dòng)，且第二從動(dòng)齒輪的直徑大于第二主動(dòng)齒輪的直徑。
[0012]優(yōu)選地，反應(yīng)缸體通過法蘭連接臥式缸體兩端的側(cè)板。
[0013]優(yōu)選地，出料缸體的出料口安裝有出料模頭。
[0014]本實(shí)用新型通過兩根截面相互垂直的攪拌槳同向旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中始終互相咬合，不僅起到攪拌作用，保證聚合反應(yīng)的混合充分，而且起到互刮、清潔缸體內(nèi)壁的作用，使物料難以在缸體內(nèi)壁和攪拌槳表面長(zhǎng)時(shí)間附著；缸體內(nèi)的夾套及攪拌槳的內(nèi)腔內(nèi)循環(huán)流通有傳熱介質(zhì)，在聚合反應(yīng)過程中，傳熱介質(zhì)可作為加熱載體或冷卻載體，增大了熱傳導(dǎo)的表面積，提高了聚合反應(yīng)的效率；聚合反應(yīng)結(jié)束后，可直接通過缸體底部的螺桿擠出，安裝便利，操作簡(jiǎn)便，節(jié)省了空間及人力物力。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是圖1的左視圖；
[0017]圖3是圖1的俯視圖；
[0018]圖4是臥式缸體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5是攪拌軸及攪拌槳的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6是圖5的左視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1~6所示，兼具自清潔及出料功能的高粘度聚合裝置，包括底座20及臥式缸體5，所述臥式缸體5包括相互平行的反應(yīng)缸體22及出料缸體1，臥式缸體5的上端設(shè)有操作口 6，臥式缸體5下端設(shè)有循環(huán)進(jìn)口 19，臥式缸體5左、右兩側(cè)的上端設(shè)有循環(huán)出口 4 ;反應(yīng)缸體22通過法蘭25連接臥式缸體5左、右兩端的側(cè)板，臥式缸體5及相關(guān)部件的重量完全由缸體兩側(cè)板承受，因此反應(yīng)缸體22左、右兩端的側(cè)板上設(shè)置有適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)筋3支撐，以增加裝置的機(jī)械強(qiáng)度；臥式缸體5的下端安裝有支撐架21，所述支撐架21的上端與加強(qiáng)筋3固定連接，支撐架21的下端固定于底座20上。反應(yīng)缸體22的截面呈類橢圓形，所述類橢圓形是指由兩個(gè)圓心位于同一水平線且直徑相同的圓相交后，兩圓之間的上部通過共切線連接，兩圓的下部通過共切圓弧連接而圍成的封閉圖形；所述反應(yīng)缸體22的內(nèi)壁與外壁之間中空，并設(shè)有夾套24和流道，所述夾套24通過流道與循環(huán)進(jìn)口 19及循環(huán)出口 4相連通，且夾套24內(nèi)流通有傳熱介質(zhì)；設(shè)有溫度控制系統(tǒng)，傳熱介質(zhì)的溫度通過溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述傳熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油。反應(yīng)缸體22內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)攪拌軸2，攪拌軸2的左、右兩端安裝于臥式缸體5的側(cè)板上，所述攪拌軸2分別位于所述類橢圓形的兩個(gè)圓心處，所述類橢圓形的兩個(gè)圓心是指構(gòu)成該類橢圓形的兩個(gè)相交的圓的圓心。攪拌軸2上安裝有攪拌槳26，兩個(gè)攪拌槳26大小相同，且兩個(gè)攪拌槳26的截面均呈梭形，所述梭形是指由兩條圓弧所圍成的關(guān)于圓弧兩交點(diǎn)連線對(duì)稱的封閉圖形，所述梭形中部的寬度大于攪拌軸2的直徑；兩個(gè)攪拌槳26的截面相互垂直靠接，兩個(gè)攪拌槳26通過攪拌軸2實(shí)現(xiàn)等速、同向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過程中，兩個(gè)攪拌槳26均有一端與反應(yīng)缸體22內(nèi)壁靠接，且其中一個(gè)攪拌槳26不與反應(yīng)缸體22內(nèi)壁靠接的一端會(huì)與另一個(gè)攪拌槳26靠接，所述攪拌槳26的兩端是指所述梭形的兩端沿?cái)嚢栎S軸向方向的端面。在攪拌軸2內(nèi)部設(shè)有通道27，攪拌槳26內(nèi)部設(shè)有空心的內(nèi)腔28，所述內(nèi)腔28中流通有傳熱介質(zhì)，內(nèi)腔28通過通道27與循環(huán)進(jìn)口 19及循環(huán)出口 4相連通。所述出料缸體1為圓筒形，出料缸體1位于反應(yīng)缸體22的下端，且出料缸體1軸向長(zhǎng)度大于反應(yīng)缸體22的軸向長(zhǎng)度；出料缸體1與反應(yīng)缸體22設(shè)有可封口的進(jìn)料口，出料缸體1通過進(jìn)料口與反應(yīng)缸體22相連通，出料缸體1的左端設(shè)有出料口，出料缸體1內(nèi)安裝有與出料缸體1相配合的出料螺桿23。底座20上設(shè)有第一電機(jī)14及第二電機(jī)18，所述第一電機(jī)14的輸出端連接有第一主動(dòng)齒輪17，所述第一主動(dòng)齒輪17外側(cè)嗤合有第一齒輪帶16，出料螺桿23靠近進(jìn)料口的一端連接有第一從動(dòng)齒輪8，所述第一從動(dòng)齒輪8與第一齒輪帶16的內(nèi)側(cè)嚙合傳動(dòng)，且第一從動(dòng)齒輪8的直徑大于第一主動(dòng)齒輪17的直徑；第二電機(jī)18的輸出端連接有第二主動(dòng)齒輪12，所述第二主動(dòng)齒輪12外側(cè)嚙合有第二齒輪帶11，底座20上設(shè)有第一減速器13及第二減速器15，第一減速器13的輸出端與第二減速器15的輸入端通過第一耦合器9相連接，第一減速器13的輸入端安裝有第二從動(dòng)齒輪10，所述第二從動(dòng)齒輪10與第二齒輪帶11的內(nèi)側(cè)嚙合傳動(dòng)，且第二從動(dòng)齒輪10的直徑大于第二主動(dòng)齒輪12的直徑，第二減速器15的輸出端為兩個(gè)，并分別連接有第二耦合器7，并通過第二耦合器7與攪拌軸2相連接。
[0022]其中，攪拌槳26在停止或旋轉(zhuǎn)時(shí)兩個(gè)攪拌槳26始終呈相切狀態(tài)，此處的相切狀態(tài)是指兩個(gè)攪拌槳26的截面呈90°角相靠接，在旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠始終相互咬合，達(dá)到刮壁的效果，從而能夠清除粘連在攪拌槳26及反應(yīng)缸體22內(nèi)壁上的物料，具有清潔攪拌槳及反應(yīng)缸體的作用。詳細(xì)地說，如圖6所示，兩個(gè)攪拌槳26分別記為第一攪拌槳26a及第二攪拌槳26b，假設(shè)兩個(gè)攪拌槳26靜止時(shí)，第一攪拌槳26a處于水平位置，第二攪拌槳26b