一种聚合物复合材料超分散混炼装置的制作方法

本实用新型属于聚合物复合材料制备装置技术领域，具体涉及一种聚合物复合材料超分散混炼装置。

背景技术：

聚合物复合材料是将两种以上的聚合物材料或聚合物与其他物料经混炼设备加工而成，这种复合体系的微观结构与性能将显著依赖于混炼装置及工艺。据目前统计，大约80％左右的聚合物复合材料的混炼都经过挤出成型这一重要的成型工艺，连续共混挤出成型加工的螺杆挤出机作为当前最主要的聚合物挤出成型设备，其主要以剪切拖曳流动实现物料的塑化与输送，同时通过螺杆的混炼元件进行物料的分布和分散混合。为了保证高的剪切混炼和产率，通常采用提高螺杆转速的来实现，这将引起加工过程的塑化不充分，挤出制品质量差等问题，螺杆长径比的增加可以显著提高混合效果同时也给挤出机的加工、安装及维护带来诸多问题；最后，螺杆挤出机本身的混合特性及结构组成致使聚合物复合材料的成型需要经历长的热机械作用及高的物料特性依赖性等不足之处。

聚合物复合材料混炼时受到的加工流场大致可分为剪切流场和拉伸流场，流体由于在一定空间内流动时产生了垂直于流动方向上的速度梯度所形成的场称为剪切流场，同理产生平行于流动方向上的速度梯度所形成的场称为拉伸流场。基于理论计算，在相同的能耗作用下，拉伸流场产生的作用力是剪切流场的三倍；目前，通过实验已经验证了拉伸流场主导的混炼装置可以显著改善聚合物复合材料的分散效果，提高复合材料性能。因此，基于目前拉伸流场主导的混炼装置，进一步开发更高效的聚合物复合材料制备装置，推进聚合物复合材料超分散制备，实现聚合物复合材料高性能化。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种聚合物复合材料超分散混炼装置，解决了现有剪切流场主导的混炼装置分散效果和能耗之间的矛盾的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种聚合物复合材料超分散混炼装置，包括圆环状的水管，水管的外部套接有加热套，加热套上设置有热电偶，加热套的外部设置有隔热层，隔热层的外侧套接有相互对称的左端盖和右端盖，左端盖和右端盖活动连接，左端盖和右端盖的连接处设置有进料口，左端盖通过减震轴承与球型螺杆连接，球型螺杆的一端与电动机连接，球型螺杆的另一端依次穿过左端盖、隔热层、加热套、水管。

本实用新型的特点还在于：

球型螺杆包括螺杆传动轴，螺杆传动轴的一端与电动机连接，螺杆传动轴的另一端连接有球体腔，球体腔的表面上开有收敛螺纹槽，球体腔的表面上还开有规则排列的收敛通孔。

水管并排设置有若干个，若干水管的一端均与进水管连接，若干水管的另一端均与出水管连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型一种聚合物复合材料超分散混炼装置，收敛螺纹槽、收敛通孔以及可调偏心距充分产生不同强度的拉伸流场；本实用新型一种聚合物复合材料超分散混炼装置，在拉伸流场作用下，针对不同特性的多组份聚合物复合材料体系可以实现超分散、低能耗、低破坏制备；本实用新型一种聚合物复合材料超分散混炼装置，特殊的螺杆结构和拉伸流场作用，为精密的混炼设备(如密炼机、流变仪)提供混炼组件，推进混炼装置的高性能化。

附图说明

图1是本实用新型一种聚合物复合材料超分散混炼装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种聚合物复合材料超分散混炼装置中球型螺杆的结构示意图。

图中，1.水管，2.球型螺杆，2-1.螺杆传动轴，2-2.球体腔，2-3.收敛螺纹槽，2-4.收敛通孔，3.进水管，4.出水管，5.加热套，6.热电偶，7.右端盖，8.左端盖，9.偏心距，10.隔热层，11.进料口，12.电动机，13.减震轴承。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种聚合物复合材料超分散混炼装置，结构如图1所示，包括圆环状的水管1，水管1并排设置有若干个，所有水管1围成一个空腔，所有水管1的一端均与进水管3连接，所有水管1的另一端均与出水管4连接。

水管1的外部套接有加热套5，加热套5上设置有热电偶6，加热套5的外部设置有隔热层10，隔热层10的外侧套接有相互对称的左端盖8和右端盖7，左端盖8和右端盖7活动连接，右端盖7固定在机座，如图1中所示，本实施例中左端盖8及右端盖7都设置有边沿，在左端盖8及右端盖7的边沿处用螺栓将他们连接，左端盖8和右端盖7还可以通过螺纹或者卡扣等其他方式活动连接，左端盖8和右端盖7的上部连接处设置有进料口11，进料口11与水管1围成的空腔连通。

左端盖8通过减震轴承13与球型螺杆2连接，如图2所示，球型螺杆2包括螺杆传动轴2-1，螺杆传动轴2-1的一端与电动机12连接，螺杆传动轴2-1的另一端连接有球体腔2-2，球体腔2-2的表面上开有收敛螺纹槽2-3，球体腔2-2的表面上还开有规则排列的收敛通孔2-4，螺杆传动轴2-1的一端与电动机12连接，螺杆传动轴2-1的另一端依次穿过左端盖8、隔热层10、加热套5、水管1，球体腔2-2在水管1围成的空腔内。

水管1围成的空腔的中心线与球体腔2-2的中心线产生偏心距9。

使用时，将聚合物/聚合物复合材料或无机粒子/聚合物复合材料通过进料口11进入到水管1围成的空腔内，然后把进料口11盖紧，然后通过热电偶6与加热套5配合调节水管1围成的空腔内的温度，实现聚合物/聚合物复合材料或无机粒子/聚合物复合材料熔融塑化，调节偏心距9，从而获得强度的拉伸流场作用，然后打开电动机12，在减震轴承13和螺杆传动轴2-1协同作用下，带动球体腔2-2转动，熔融状态下的聚合物/聚合物复合材料或无机粒子/聚合物复合材料在在球型螺杆2的搅拌下进行超分散混合，然后从进水管3处向水管1中注入冷水，再从出水管4处流出，使得超分散混合后的聚合物复合材料快速冷却定型，之后，关闭电动机12，打开左端盖8，取出定型后的聚合物相变材料。

本实用新型一种聚合物复合材料超分散混炼装置的基本原理：利用加热套5及热电偶6的配合进行聚合物复合材料熔融，球型螺杆2的球体腔2-2表面开设收敛螺纹槽2-3及收敛通孔2-4，在球型螺杆2转动下熔融态的聚合物复合材料将受到充分的拉伸流场作用下；同时，球型螺杆2与水管1围成的空腔的中心线不同轴而产生了偏心距9，通过调节偏心距9可以获得不同强度的拉伸流场作用，进一步提高聚合物复合材料的分散混炼效果。

本实用新型一种聚合物复合材料超分散混炼装置，将收敛螺纹槽15和收敛通孔16联合使用，结合可调的偏心距9即可以获得不同强度的拉伸流场作用。本实用新型一种聚合物复合材料超分散混炼装置，加工简单，加工可控度高，性能可靠性高、投入成本低。