Tpu粉液助剂后段添加型双螺杆挤出机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及TPU生产工艺上液体粉体助剂添加装置的结构改进技术，尤其是TPU粉液助剂后段添加型双螺杆挤出机。
【背景技术】
[0002]TPU是热塑性聚氨醋弹性体(Thermoplastic polyurethane)的简称，是由二苯甲烷二异氰酸酯等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇(扩链剂)经灌注机分别计量灌注、同向双螺杆高温混合反应、然后经过水下切粒而成的一种聚氨酯高分子材料。它的分子结构是由二苯甲烷二异氰酸酯和扩链剂反应得到的刚性嵌段以及二苯甲烷二异氰酸酯等二异氰酸酯分子和大分子多元醇反应得到的柔性链段交替构成的。TPU具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性，是一种成熟的环保材料。目前，TPU已广泛应用与医疗卫生、电子电器、工业及体育等方面，其具有其它塑料材料所无法比拟的强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候等特性，同时他具有高防水性透湿性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外线以及能量释放等许多优异的功能。
[0003]TPU按照应用与加工特点可分为注塑、挤出、流延、压延、吹塑等产品类型。各类型应用对产品要求各不相同。比如耐磨性、脱模性、耐紫外线、耐光抗氧化、耐水解等等，就需要添加对应的添加剂来改善这些性能，而原有工艺添加助剂一般选用两种常用方式:一是添加在聚酯多元醇内，溶解分散；一是添加在TPU干燥槽内，搅拌分散吸附或粘附。但该两种方式均存在一定的缺陷，前者是添加过多时会影响聚氨酯聚合反应性，有的还因为在经过螺杆高温后会导致产品色度发黄；而如果添加在后段的干燥槽TPU粒子里，虽然能控制前者添加方式的对反应性和产品色度的影响，但是其添加量非常有限，因为TPU对粉体助剂和液体助剂的粘附和吸附量有限，一般粉体助剂添加量在0.1%以内，液体助剂添加量在
1.0%以内，对某些特殊要求的比如耐磨性、增塑性、高UV和光稳定性产品来说，还不能完全达到要求。
[0004]常见的螺杆挤出机的为单螺杆挤出机以及输送段、混合段均为两根相互啮合的双螺杆挤出机。双螺杆挤出机主要是在一个“m”字形筒体内，双螺杆挤出机中物料是以非完全充满螺槽方式向前输送，有强制物料推向前进的作用，同时，双螺杆挤出机在两根螺杆的啮合处还对物料有较好的分散混合作用。双螺杆又分为非啮合型和啮合型，非啮合型双螺纹挤出机由于两螺杆不啮合，它们之间的径向间隙很大，存在较大的漏流。啮合型双螺纹挤出机中一根螺杆要把物料拉入啮合间隙，而另一根螺杆要把物料从间隙中推出，使物料从一根螺杆转到另一个螺杆，呈“形前进。
[0005]双螺杆挤出机，包括机筒和两个螺杆单元，两螺杆单元均位于机筒内，两螺杆单元中的一段螺杆单元啮合形成啮合段，且啮合段的末端为出料口，还包括独立段和加注段，机筒内分为两个独立贯通的流道，独立段、加注段和啮合段沿螺杆单元输送方向依次设置，独立段和加注段的两根螺杆单元均为非啮合状态，且独立段和加注段的两螺杆单元均各自分别位于流道内，机筒上全段设有加热器，加注段上设有加注器。
[0006]现有技术对TPU助剂采用两种添加方式:第一种添加方式:添加在反应物聚酯多元醇中。TPU工艺一般采用三组份计量灌注，分别是异氰酸酯组份、聚酯多元醇或聚醚多元醇组份、扩链剂组份，比如1，4- 丁二醇。异氰酸酯由于活性很高，极易与水分等活泼氢化合物反应，所以一般不得添加任何助剂；而如1，4-丁二醇扩链剂由于粘度低、灌注温度不高，一般为60°C，对助剂尤其是粉体助剂的分散溶解性不佳，所以也不适合添加助剂。最佳添加途径就只有聚酯多元醇或聚醚多元醇组份，在该组份内能添加大部分常用的助剂:包括抗氧剂、紫外线吸收剂、润滑剂、光稳定剂、耐水解剂等等，但一定要求改助剂能与聚酯多元醇或聚醚多元醇相容性好，或者熔点低于90°C，否则溶解分散困难而导致滤网堵塞或影响功能效果，此为不利的第一点，此外，由于助剂加入后，还需要经过双螺杆高温过程，有些助剂会在此高温过程中热氧化发黄，从而影响TPU色度。第二种添加方式即添加在TPU干燥槽内的TPU粒子中。熔点高于90°C的粉体助剂可以在此段添加，比如部分润滑剂；以及一些容易高温发黄的液体助剂也可以在此段添加，比如某些复配型光稳定剂。但是，此添加方式最大的缺陷在于添加量非常有限，一般液体助剂添加量在0.1%以内，液体添加量在1.0%以内。因为TPU粒子对其粘附或吸附有限。此外，由于这些粉体和液体助剂的添加，势必影响TPU粒子的外观，比如粉体助剂易导致TPU粒子表面发雾、液体助剂易导致粒子表面湿蜡感，从而引起客户投诉。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的是提供TPU粉液助剂后段添加型双螺杆挤出机，创新添加工艺以增加特殊助剂的添加量。
[0008]本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现:包括双螺杆挤出机、螺杆、独立段、注入段、啮合段、粉体喂料机、液体灌注机和出料口 ；双螺杆挤出机上的一对相互啮合的螺杆沿水平方向延伸依次为独立段、注入段和啮合段，其中，注入段上安装原料注入器，在啮合段末端连接出料口，在啮合段上连接安装粉体喂料机和液体灌注机。
[0009]尤其是，在双螺杆挤出机第11/14段上，即双螺杆挤出机总长为14段，在双螺杆挤出机上属于啮合段的第11段上安装连接粉体喂料机和液体灌注机。
[0010]尤其是，双螺杆挤出机为同向反应型双螺杆挤出机。双螺杆挤出机第11/14、12/14段螺杆上排列安装有输送块。
[0011]尤其是，在双螺杆挤出机第11/14段开一个长方形的助剂加料口，助剂加料口宽度为螺杆的直径，长度为宽度的2倍。
[0012]尤其是，粉体喂料机或液体灌注机喂料最低要求分别在4.0g/min和8.0g/min
[0013]尤其是，粉体喂料机和液体灌注机通过相同的助剂加料口连通啮合段。
[0014]尤其是，粉体喂料机和液体灌注机分别通过不同的助剂加料口连通右侧或左侧的螺杆所在的啮合段。
[0015]本实用新型的优点和效果:在双螺杆挤出机的第11/14段安装连接粉体喂料机、液体灌注机，将粉体和液体助剂计量添加并通过3段双螺杆来分散混合，既不会对TPU反应性和色度产生影响，也能做到更大的目标添加量。