反应型单螺杆及加料方法.pdf

一种反应型单螺杆及加料方法。传统的高分子材料加工办法是在材料改性生产厂，利用双螺杆混炼设备先制备出满足要求的改性材料，然后到使用厂家将其加工成所需要的形状。如此不但工艺流程长，而且白白消耗了大量的人力和能源。一种反应型单螺杆，其组成包括：单螺杆挤出机专用螺杆，所述的螺杆的长径比为25～35：1，所述的螺杆在结构上分为5段，所述的螺杆的第一段为加料段（1），所述的螺杆的第二段为熔融段（2），所述的螺杆的第三段为计量段（3），所述的螺杆的第四段为混合段（4），所述的螺杆的第五段为反应段（5）。本发明应用于一种反应型单螺杆加料。

权利要求书
1.  一种反应型单螺杆，其组成包括：单螺杆挤出机专用螺杆，其特征是：所述的螺杆的长径比为25～35：1，所述的螺杆在结构上分为5段，所述的螺杆的第一段为加料段，所述的螺杆的第二段为熔融段，所述的螺杆的第三段为计量段，所述的螺杆的第四段为混合段，所述的螺杆的第五段为反应段。

2.  根据权利要求1所述的反应型单螺杆，其特征是：所述的螺杆的第一段的长度为直径的8～10倍，所述的螺杆的第二段的长度为直径的6～9倍，所述的螺杆的第三段的长度为直径的6～9倍，所述的螺杆的第四段的长度为直径的1～5倍，所述的螺杆的第五段的长度为直径的0～4倍。

3.  根据权利要求1所述的反应型单螺杆，其特征是：所述的螺杆的加料段、熔融段和计量段全部采用普通螺杆设计，所述的普通螺杆的螺距为直径的0.5～1倍，所述的螺杆的混合段采用屏障型大螺距螺杆，所述的屏障螺杆为直槽、斜槽或三角型槽，所述的屏障螺杆槽深为等深度或者变化深度，所述的屏障螺杆螺槽数量最少为4个，根据螺杆直径的增加而增加，所述的螺杆螺槽的槽深由计量段的齿高决定，所述的螺杆的反应段采用销钉型螺杆，所述的销钉采用正方形销钉，所述的销钉边长依据螺杆的直径，尺寸为4～15mm，所述的销钉数量，根据螺杆的直径及反应段长度决定，所述的销钉排数最少为6排，所述的销钉以与螺杆轴线呈45°角放置，所述的相邻两排销钉的位置应错开，所述的在同一轴向位置的销钉高度不同，间隔摆放，所述的高销钉与螺杆直径相同，所述的矮销钉比高销钉低1～3mm。

4.  一种利用权利要求1或2或3所述的反应型单螺杆进行加料的方法，其特征是：针对所述的聚乙烯交联改性中的硅烷交联改性，所述的螺杆的第一段为加料段，将聚乙烯、硅烷、交联催化剂等材料强制输送到第二段；所述的螺杆的第二段为压缩、熔融段，经过其压缩、熔融后，材料颗粒间的气体被排出，材料温度大幅度上升，相当一部分材料达到熔融状态，各种材料开始初步混合；所述的螺杆的第三段为计量段，各种材料在此进一步熔融、塑化，混合程度有所提高，并为材料的输送提供稳定的压力和稳定的输送量；所述的螺杆的第四段为混合段，其采用屏障型混炼方式，以促使高分子材料达到完全熔融、塑化状态，混合均匀度大幅度提高，基本满足化学反应所需要的均匀程度，为反应段准备好塑化状态良好，混合均匀，达到反应温度的材料；所述的螺杆的第五段为反应段，经过此阶段的进一步反应混合，材料的混合程度和温度更加均匀，并完成化学反应过程，制得硅烷交联聚乙烯产品；聚乙烯、硅烷、交联催化剂等材料经交联改性后，其冲击强度、耐热性能和耐化学品性能得到提高，提高了其耐蠕变性能、耐磨性能、耐环境应力开裂性能和粘接性能等指标。

说明书反应型单螺杆及加料方法
技术领域：
本发明涉及一种高分子材料加工领域的加工技术，尤其涉及一种反应型单螺杆及加料方法。
背景技术：
高分子材料目前广泛应用于生产、生活的各个方面，各种不同的高分子材料具有不同的性能，在具体的应用领域，经常需要突出某一个或几个方面的性能，因此经常需要对材料的某一种或几种性能加以改进、提高，或用几种不同的材料进行共混，使其性能取长补短，以满足实际需要。
通常的办法是在材料改性生产厂，利用双螺杆混炼设备先制备出满足要求的改性材料，然后到使用厂家将其加工成所需要的形状。如此不但工艺流程长，而且白白消耗了大量的人力和能源。
利用反应型单螺杆可以使某些材料的改性只须在使用厂家即可一次完成上述步骤，不但提高了工作效率，节省了大量人力、能源，也大大降低了成本。
发明内容：
本发明的目的是提供一种名称为反应型单螺杆的特殊结构的单螺杆，达到在单螺杆挤出机上一次完成部分必须首先在双螺杆挤出机上完成的混炼过程，同时在单螺杆挤出机上完成挤出成型的生产过程，以缩短工艺流程，降低工艺消耗，节约能源，降低成本。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种反应型单螺杆，其组成包括：单螺杆挤出机专用螺杆，所述的螺杆的长径比为25～35：1，所述的螺杆在结构上分为5段，所述的螺杆的第一段为加料段，所述的螺杆的第二段为熔融段，所述的螺杆的第三段为计量段，所述的螺杆的第四段为混合段，所述的螺杆的第五段为反应段。
所述的反应型单螺杆，所述的螺杆的第一段的长度为直径的8～10倍，所述的螺杆的第二段的长度为直径的6～9倍，所述的螺杆的第三段的长度为直径的6～9倍，所述的螺杆的第四段的长度为直径的1～5倍，所述的螺杆的第五段的长度为直径的0～4倍。
所述的反应型单螺杆，所述的螺杆的加料段、熔融段和计量段全部采用普通螺杆设计，所述的普通螺杆的螺距为直径的0.5～1倍，所述的螺杆的混合段采用屏障型大螺距螺杆，所述的屏障螺杆可以是直槽、斜槽、三角型槽，所述的屏障螺杆槽深可以是等深，也可以是变深，所述的屏障螺杆螺槽数量最少为4个，可根据螺杆直径的增加而增加，所述的螺杆螺槽的槽深由计量段的齿高决定，所述的螺杆的反应段采用销钉型螺杆，所述的销钉采用正方形销钉，所述的销钉边长依据螺杆的直径，尺寸为4～15mm，所述的销钉数量，根据螺杆的直径及反应段长度决定，所述的销钉排数最少为6排，所述的销钉以与螺杆轴线呈45°角放置，所述的相邻两排销钉的位置应错开，所述的在同一轴向位置的销钉高度不同，间隔摆放，所述的高销钉与螺杆直径相同，所述的矮销钉比高销钉低1～3mm。
利用所述的反应型单螺杆加料的方法，针对所述的聚乙烯交联改性中的硅烷交联改性，所述的螺杆的第一段为加料段，将聚乙烯、硅烷、交联催化剂等材料强制输送到第二段；所述的螺杆的第二段为压缩、熔融段，经过其压缩、熔融后，材料颗粒间的气体被排出，材料温度大幅度上升，相当一部分材料达到熔融状态，各种材料开始初步混合；所述的螺杆的第三段为计量段，各种材料在此进一步熔融、塑化，混合程度有所提高，并为材料的输送提供稳定的压力和稳定的输送量；所述的螺杆的第四段为混合段，其采用屏障型混炼方式，以促使高分子材料达到完全熔融、塑化状态，混合均匀度大幅度提高，基本满足化学反应所需要的均匀程度，为反应段准备好塑化状态良好，混合均匀，达到反应温度的材料；所述的螺杆的第五段为反应段，经过此阶段的进一步混合，材料的混合程度和温度更加均匀，并完成化学反应过程，制得硅烷交联聚乙烯产品。聚乙烯、硅烷、交联催化剂等材料经交联改性后，其冲击强度、耐热性能和耐化学品性能得到提高，提高了其耐蠕变性能、耐磨性能、耐环境应力开裂性能和粘接性能等指标。
本发明的有益效果：
1. 本发明由于省去了二次加工的过程，因而避免了二次加工、包装、运输过程中对产品的二次污染，和因二次加工对产品性能所造成的伤害，提高了产品的品质。
本发明由于缩短了生产流程，使原来须两步完成的生产过程，只须一步即可完成，因而节省了二次加工所引起的能源消耗、二次包装、运输等费用，大大降低了成本，节约了能源。
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图。
附图2是本发明第四段结构放大示意图。
附图3是本发明第五段结构放大示意图。
具体实施方式：
实施例1：
一种反应型单螺杆，其组成包括：单螺杆挤出机专用螺杆，所述的螺杆的长径比为25～35：1，所述的螺杆在结构上分为5段，所述的螺杆的第一段为加料段1，所述的螺杆的第二段为熔融段2，所述的螺杆的第三段为计量段3，所述的螺杆的第四段为混合段4，所述的螺杆的第五段为反应段5。
实施例2：
根据实施例1所述的反应型单螺杆，所述的螺杆的第一段的长度为直径的8～10倍，所述的螺杆的第二段的长度为直径的6～9倍，所述的螺杆的第三段的长度为直径的6～9倍，所述的螺杆的第四段的长度为直径的1～5倍，所述的螺杆的第五段的长度为直径的0～4倍。
实施例3：
实施例1或2所述的反应型单螺杆，所述的螺杆的加料段、熔融段和计量段全部采用普通螺杆设计，所述的普通螺杆的螺距为直径的0.5～1倍，所述的螺杆的混合段采用屏障型大螺距螺杆，所述的屏障螺杆可以是直槽、斜槽、三角型槽，所述的屏障螺杆槽深可以是等深，也可以是变深，所述的屏障螺杆螺槽数量最少为4个，可根据螺杆直径的增加而增加，所述的螺杆螺槽的槽深由计量段的齿高决定，所述的螺杆的反应段采用销钉型螺杆，所述的销钉采用正方形销钉，所述的销钉边长依据螺杆的直径，尺寸为4～15mm，所述的销钉数量，根据螺杆的直径及反应段长度决定，所述的销钉排数最少为6排，所述的销钉以与螺杆轴线呈45°角放置，所述的相邻两排销钉的位置应错开，所述的在同一轴向位置的销钉高度不同，间隔摆放，所述的高销钉与螺杆直径相同，所述的矮销钉比高销钉低1～3mm。
实施例4：
利用实施例1或2或3所述的反应型单螺杆进行加料的方法，针对所述的聚乙烯交联改性中的硅烷交联改性，所述的螺杆的第一段为加料段，将聚乙烯、硅烷、交联催化剂等材料强制输送到第二段；所述的螺杆的第二段为压缩、熔融段，经过其压缩、熔融后，材料颗粒间的气体被排出，材料温度大幅度上升，相当一部分材料达到熔融状态，各种材料开始初步混合；所述的螺杆的第三段为计量段，各种材料在此进一步熔融、塑化，混合程度有所提高，并为材料的输送提供稳定的压力和稳定的输送量；所述的螺杆的第四段为混合段，其采用屏障型混炼方式，以促使高分子材料达到完全熔融、塑化状态，混合均匀度大幅度提高，基本满足化学反应所需要的均匀程度，为反应段准备好塑化状态良好，混合均匀，达到反应温度的材料；所述的螺杆的第五段为反应段，经过此阶段的进一步混合，材料的混合程度和温度更加均匀，并完成化学反应过程，制得硅烷交联聚乙烯产品。聚乙烯、硅烷、交联催化剂等母料经交联改性后，其冲击强度、耐热性能和耐化学品性能得到提高，提高了其耐蠕变性能、耐磨性能、耐环境应力开裂性能和粘接性能等指标。
同样的工作方式，也可以应用于“紫外光交联聚乙烯”、“辐照交联聚乙烯”、“过氧化物交联聚乙烯”的制备，所述的螺杆的第一段为加料段，分别将聚乙烯、上述交联方式所对应的助剂等材料强制输送到第二段；所述的螺杆的第二段为压缩、熔融段，经过其压缩后，材料颗粒间的气体被排出，材料温度大幅度上升，相当一部分材料达到熔融状态，各种材料开始初步混合；所述的螺杆的第三段为计量段，各种材料在此进一步熔融、塑化，混合程度有所提高，并为材料的输送提供稳定的压力和稳定的输送量；所述的螺杆的第四段为混合段，其采用屏障型混炼方式，以促使高分子材料达到完全熔融、塑化状态，混合均匀度大幅度提高，基本满足化学反应所需要的均匀程度，为反应段准备好塑化状态良好，混合均匀，达到反应温度的材料；所述的螺杆的第五段为反应段，经过此阶段的进一步混合，材料的混合程度和温度更加均匀，并完成化学反应过程，制得相应的交联聚乙烯产品。
实施例5：
实施例4所述的反应型单螺杆的加料方法，同样的工作方式，还可以应用于“屏蔽料”、“阻燃料”通过“紫外光交联”、“辐照交联”、“过氧化物交联”、“硅烷交联”等交联改性方式制备“屏蔽料”、“阻燃料”的交联材料，其特征是：所述的螺杆的第一段为加料段，分别将“屏蔽料”或“阻燃料”、上述交联方式所对应的助剂等材料强制输送到第二段；所述的螺杆的第二段为压缩、熔融段，经过其压缩后，材料颗粒间的气体被排出，材料温度大幅度上升，相当一部分材料达到熔融状态，各种材料开始初步混合；所述的螺杆的第三段为计量段，各种材料在此进一步熔融、塑化，混合程度有所提高，并为材料的输送提供稳定的压力和稳定的输送量；所述的螺杆的第四段为混合段，其采用屏障型混炼方式，以促使高分子材料达到完全熔融、塑化状态，混合均匀度大幅度提高，基本满足化学反应所需要的均匀程度，为反应段准备好塑化状态良好，混合均匀，达到反应温度的材料；所述的螺杆的第五段为反应段，经过此阶段的进一步混合，材料的混合程度和温度更加均匀，并完成化学反应过程，制得相应的交联聚乙烯产品。
实施例6：
利用实施例1或2或3所述的反应型单螺杆加料的方法，实施例4或同样的加料方式，也可以应用于其它高分子材料的共混改性当中，并可根据具体改性材料的不同特性，对第四段或第四、五段重复使用，其工作方式与原螺杆相同，只是对原螺杆的第四段或第四、五段作用的强化。