一种耦合的半环形弯曲波导的微波反应器

1.本发明属于橡胶产品硫化装置技术领域，具体涉及一种耦合的半环形弯曲波导的微波反应器。


背景技术：

2.橡胶生胶虽然也具有一些有用的应用特性,但也存在不少缺点，如强度低、弹性小；冷则发硬、热则发黏；容易老化等。为了改进生胶的性能,方案是用硫黄或很多其他的化学交联剂和物理化学方法进行交联,从而扩大橡胶的应用范围。在橡胶行业中,一直习惯于将橡胶的交联称之为硫化。硫化为橡胶的大规模工业化生产与应用奠定了基础。
3.从橡胶树上得到乳胶后，除杂稀释加酸凝固，通过熟化、压绉、造粒、硫化得到工业天然橡胶成品，在这些工序中，硫化作为最后一个工序，对成品的性能至关重要。在这个工序中，橡胶要经历一系列复杂的化学变化，由塑性的混炼胶变为高弹性的或硬质的交联橡胶，从而获得更完善的物理机械性能和化学性能,提高和扩宽了橡胶材料的使用价值与应用范围。因此，硫化对橡胶及其制品的制造和应用具有十分重要的意义。
4.硫化可通过如下方式实现：将生胶、塑炼胶、混炼胶经过压延、压出、成型等加工而制成的半成品在一定外部条件下通过硫化体系的作用,重新转化为软制弹性橡胶制品或硬制橡胶制品，从而获得使用性能的工艺过程。在硫化过程中，加热使胶料组分中的生胶与硫化剂或生胶与生胶之间发生化学反应，由线型的橡胶大分子交联成立体网状结构的大分子。
5.仅使用交联剂多数情况下硫化速度很慢，不具有使用价值，还需要加入能提髙橡胶硫化速度、降低硫化温度、降低交联剂用量、提高硫化程度的硫化促进剂和提高促进剂活性的硫化活性剂。硫化所必需的工艺条件，即硫化温度、时间和压力。因此,硫化工艺条件的合理确定和严格控制是决定橡胶制品质量的关键环节。
6.微波加热原理：当微波用于加热橡胶时，橡胶中的极性分子在快速变化的微波场的作用下，其极性取向将会随着外电场的变化而跟随着变化，造成极性分子的自旋运动的效应，会发生电磁损耗，此时微波场的场能转化为物料内的热能，使介质温度升高，从而达到利用微波进行加热的目的。
7.目前用于橡胶硫化的加热设备用的方式多为常规热油加热，由于橡胶导热性低，要将橡胶全部加热至硫化反应所需的温度耗时久、耗能大；市场上也存在以下通过微波加热橡胶从而进行硫化的设备，使用的微波加热装置中多采用输送带传递物料，使得加热装置无法封闭，造成微波外泄，对操作人员的人身伤害很大。
8.因此，为了解决上述问题，本文提出一种耦合的半环形弯曲波导的微波反应器。


技术实现要素：

9.为了解决上述技术问题，本发明设计了一种耦合的半环形弯曲波导的微波反应器，设置了半环形的波导，能够高效的将微波导入反应容器内；高低错落的缝隙，防止相邻
两个缝隙的微波相互抵消而失去加热作用；电控制器控制微波发射、检测温度、和进行提示，确保装置在最适条件下稳定工作，提高硫化效率；反应容器壁厚大于20mm，能够承受硫化过程中的压力；加压块为密封盖提供压力，抵抗硫化过程中反应容器内的压力，保证密封环境。
10.为了达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种耦合的半环形弯曲波导的微波反应器，包括电控制器、波导和反应仓，其特征在于：所述波导呈半环形，内部中空，一端封闭，另一端固定安装电控制器，电控制器上电连接微波源；所述波导内侧壁固定连接反应仓，波导内侧壁设置若干贯穿至反应仓的缝隙。
11.进一步的，所述电控制器内部设置控制单元，微波源、温度传感器、计时模块、蜂鸣器、指示灯、操控面板和供电模块电连接至控制单元；所述微波源朝向波导方向安装，温度传感器安装在反应仓外壁，计时模块、蜂鸣器安装在电控制器内部，指示灯、操控面板安装在电控制器表面；所述操控面板包括屏幕与按键。
12.进一步的，所述波导截面呈“回”字形，波导采用能够反射电磁波的材料制成，包括但不限于不锈钢，波导壁厚为2.5-3.5mm。
13.进一步的，所述缝隙分布在波导内侧壁、沿顺时针方向20
°
[0014]-170
°
段内；所述缝隙为完全贯穿的矩形孔，相邻两个缝隙的高度不同，间隔一个缝隙的两个缝隙高度相同。
[0015]
进一步的，所述反应仓包括反应容器、可拆卸安装在反应容器上方的密封盖、可拆卸安装在密封盖上表面的加压块。
[0016]
进一步的，所述反应容器呈圆柱桶状，采用能够反射电磁波耐高温材料制成，包括但不限于不锈钢；反应容器外径等于波导内侧壁直径；所述反应容器壁厚大于20mm；所述反应容器外壁设置有一层可拆卸的保温隔热材料。
[0017]
进一步的，所述密封盖与反应容器盖合，密封盖和反应容器二者接触的部位安装密封条；所述密封盖厚度超过20mm。
[0018]
进一步的，所述加压块可拆卸的安装在密封盖上表面中央，加压块为质量分部均匀的圆柱体状，采用高密度材料制成。
[0019]
本发明的另一目的在于提供一种耦合的半环形弯曲波导的微波反应器的使用方法，其特征在于：
[0020]
(1)先将待硫化的物料放入反应容器内，盖合密封盖，将加压块安装到密封盖上方；
[0021]
(2)通过操控面板上的按键启动电控制器，预设微波功率、加热温度、加热时长等数据，一般为微波功率为1kw-8kw，加热温度100℃～150℃，加热时间40min-80min；
[0022]
(3)通过按键启动微波源，发射微波，对反应容器内的物料进行加热；温度传感器实时检测反应容器内温度，形成反馈调节，从而将反应温度维持在一定数值；
[0023]
(4)当加热达到预设温度、加热达到预设时长时，蜂鸣器和指示灯工作，进行提示；加热结束后，冷却至安全温度前，指示灯工作，进行危险提示。
[0024]
本发明的有益效果是：
[0025]
本发明设计了一种耦合的半环形弯曲波导的微波反应器，设置了半环形的波导，能够高效的将微波导入反应容器内；高低错落的缝隙，防止相邻两个缝隙的微波相互抵消
而失去加热作用；电控制器控制微波发射、检测温度、和进行提示，确保装置在最适条件下稳定工作，提高硫化效率；反应容器壁厚大于20mm，能够承受硫化过程中的压力；加压块为密封盖提供压力，抵抗硫化过程中反应容器内的压力，保证密封环境；本设计，反应环境密封，避免了微波泄露对环境的污染和对人体的伤害；装置操作简单，加热效率高；能够反馈调节控制温度，极大提升了硫化效率；半智能化操控，节省人力；蜂鸣器、指示灯提醒，提升了工作效率和安全性。
附图说明
[0026]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]
图1是本发明正视图；
[0028]
图2是本发明纵剖面示意图；
[0029]
图3是本发明波导内壁结构示意图；
[0030]
图4是本发明横截面示意图；
[0031]
图5是通过本装置处理材料前后的红外光谱图；
[0032]
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0033]
1、电控制器；2、波导；23、缝隙；3、反应仓；301、反应容器；302、密封盖；303、加压块。
具体实施方式
[0034]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]
实施例1
[0036]
参阅图1至图4所示，一种耦合的半环形弯曲波导2的微波反应器，包括电控制器1、波导2和反应仓3，其特征在于：所述波导2呈半环形，内部中空，一端封闭，另一端固定安装电控制器1，电控制器1上电连接微波源；所述波导2内侧壁固定连接反应仓3，波导2内侧壁设置若干贯穿至反应仓3的缝隙23。
[0037]
所述电控制器1内部设置控制单元，微波源、温度传感器、计时模块、蜂鸣器、指示灯、操控面板和供电模块电连接至控制单元；所述微波源朝向波导2方向安装，温度传感器安装在反应仓3外壁，计时模块、蜂鸣器安装在电控制器1内部，指示灯、操控面板安装在电控制器1表面；所述操控面板包括屏幕与按键。
[0038]
所述波导2截面呈“回”字形，波导2采用能够反射电磁波的材料制成，包括但不限于不锈钢，波导2壁厚为2.5-3.5mm。
[0039]
所述缝隙23分布在波导2内侧壁、沿顺时针方向20
°‑
170
°
段内；所述缝隙23为完全贯穿的矩形孔，相邻两个缝隙23的高度不同，间隔一个缝隙23的两个缝隙23高度相同。
[0040]
所述反应仓3包括反应容器301、可拆卸安装在反应容器301上方的密封盖302、可拆卸安装在密封盖302上表面的加压块303。
[0041]
所述反应容器301呈圆柱桶状，采用能够反射电磁波耐高温材料制成，包括但不限于不锈钢；反应容器301外径等于波导2内侧壁直径；所述反应容器301壁厚大于20mm；所述反应容器301外壁设置有一层可拆卸的保温隔热材料。
[0042]
所述密封盖302与反应容器301盖合，密封盖302和反应容器301二者接触的部位安装密封条；所述密封盖302厚度超过20mm。
[0043]
所述加压块303可拆卸的安装在密封盖302上表面中央，加压块303为质量分部均匀的圆柱体状，采用高密度材料制成。
[0044]
实施例2
[0045]
使用方法：先将待硫化的物料放入反应容器301内，盖合密封盖302，将加压块303安装到密封盖302上方；通过操控面板上的按键启动电控制器1，预设微波功率、加热温度、加热时长等数据，一般为微波功率为1kw-8kw，加热温度100℃～150℃，加热时间40min-80min；通过按键启动微波源，发射微波，对反应容器301内的物料进行加热；温度传感器实时检测反应容器301内温度，形成反馈调节，从而将反应温度维持在一定数值；当加热达到预设温度、加热达到预设时长时，蜂鸣器和指示灯工作，进行提示；加热结束后，冷却至安全温度前，指示灯工作，进行危险提示。
[0046]
实施例3
[0047]
本发明设计了一种耦合的半环形弯曲波导2的微波反应器，设置了半环形的波导2，能够高效的将微波导2入反应容器301内；高低错落的缝隙23，防止相邻两个缝隙23的微波相互抵消而失去加热作用；电控制器1控制微波发射、检测温度、和进行提示，确保装置在最适条件下稳定工作，提高硫化效率；反应容器301壁厚大于20mm，能够承受硫化过程中的压力；加压块303为密封盖302提供压力，抵抗硫化过程中反应容器301内的压力，保证密封环境；本设计，反应环境密封，避免了微波泄露对环境的污染和对人体的伤害；装置操作简单，加热效率高；能够反馈调节控制温度，极大提升了硫化效率；半智能化操控，节省人力；蜂鸣器、指示灯提醒，提升了工作效率和安全性。
[0048]
实施例4
[0049]
图5中，a曲线为混炼胶的谱图：1655cm-1、1610cm-1、1537cm-1和1428cm-1处的甲基丙烯酸锌的特征吸收峰证实了在混炼过程中，氧化锌和甲基丙烯酸反应原位生成了甲基丙烯酸锌。甲基丙烯酸在1700cm-1处的特征吸收峰并未出现，表明原位生成甲基丙烯酸锌的转化率很高；
[0050]
图中b曲线为硫化胶的谱图：1700cm-1-1500cm-1在之间形成了宽峰；944cm-1处特征峰的消失证实在硫化过程中发生了聚合；1248cm-1处与c＝c双键共轭的酯基伸缩振动吸收峰明显减弱，并在1208cm-1处出现了新的吸收带，这是c＝c双键打开形成了单键后非共轭的酯基伸缩振动吸收峰。
[0051]
实施例5
[0052]
尽管以上所述描述了橡胶产品的硫化，本设计的装置可用在其他化学过程中，可用于其他材料。而且，本文提供的装置可用于在没有相关化学过程比如硫化的情况下提供热量，例如，可提供热量以烘干材料，或者对材料进行热处理，比如退火、烧结或熔化等。
[0053]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0054]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。