[发明专利]排气式挤出机及使用该挤出机制造聚合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及连续聚合工艺生产（甲基）丙烯酸酯类聚合物时所使用的排气式挤出机，及使用该装置制备（甲基）丙烯酸酯类聚合物(PMMA)的方法。

背景技术

聚（甲基）丙烯酸酯类聚合物具有透光率高，耐老化，耐冲击等性能，广泛应用在LCD，等离子显示，灯箱广告，光纤照明，光学镜片，光纤通信等领域。

聚（甲基）丙烯酸酯类聚合物的生产工艺多采用悬浮聚合和溶液聚合法。悬浮法和溶液法由于都存在溶剂或分散介质，使得其最终产品中都含有少量的小分子（1-3%左右），这对PMMA的光学性能带来了严重的影响。少量的小分子溶剂在树脂中会引起发雾现象，导致树脂的透光性下降。同时，少量存在于聚（甲基）丙烯酸酯树脂中的小分子（如溶剂等），由于小分子的迁移过程不可避免，会导致塑料制品的表面形成微小的缺陷或者形成应力，最终还会引起光学性能的畸变。因此，如导光板、扩散板等高档的光学制品，多采用本体法生产的聚（甲基）丙烯酸酯树脂来制备。

但是本体聚合也存在以下缺点：1）热效应相对较大，自动加速效应造成产品有气泡，变色，严重时则温度失控，引起爆聚，使产品达标难度加大；2）由于体系粘度随聚合不断增加，混合和传热困难，有时还会出现“凝胶效应”导致聚合速率自动加速，如果控制不当，将引起爆聚；3）产物分子量分布宽，未反应的单体难以除尽，制品机械性能变差等。

因此在工业生产过程中，通常是先使单体在聚合反应釜中进行预聚合，经过预聚合得到含一定量聚合物的反应混合物。将含有聚（甲基）丙烯酸酯类聚合物以及未反应的（甲基）丙烯酸酯单体的混合物连续地从反应釜中取出，进入排气式挤出机中。挤出机内部为减压状态，未聚合的挥发性单体排出，得到聚（甲基）丙烯酸酯类聚合物。

一般螺杆式挤出机的物料是由螺杆根部进入挤出机，在螺杆的输送作用下，向螺杆的末端前进，最后从螺杆末端的出口挤出。但是在连续本体聚合反应时，从预聚合反应釜进入排气式挤出机的为聚合物和单体的混合物，其中含有大量未反应单体，且物料的黏度较低，因此易造成物料在螺杆轴密封部的泄漏和堆积。

使用排气式挤出机时，为了避免物料在螺杆轴密封部位的堆积和单体的泄漏，对螺杆的轴密封部的要求较高。专利CN200410081147提供了一种采用威尔逊密封，并在靠近轴密封侧设有气体导入口的排气式挤出机，以避免泄露及物料在密封部位的堆积。采用威尔逊密封时，为了防止轴在高速旋转下气体的泄露，需要增加密封接触界面上的压力，但是由此而产生的摩擦发热问题却难以解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种排气式挤出机及使用该挤出机制造聚合物的方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明所述的排气式挤出机，包括筒体、螺杆轴和盘旋在所述螺杆轴上的螺纹，其特征在于：所述筒体的一端设有进料口，自进料口起至所述筒体的另一端，依次设有脱挥口、主物料出口和残余物料出口，所述螺杆轴插在所述筒体中，所述螺纹由正向螺纹和反向螺纹构成，所述正向螺纹设置在进料口处至主物料出口之间，所述反向螺纹设置在残余物料出口与主物料出口之间；

术语“正向螺纹、反向螺纹”，指的是，旋转方向相反的螺纹，即正向螺纹为顺时针旋转，则反向螺纹为逆时针旋转，反之，正向螺纹为逆时针旋转，则反向螺纹为顺时针旋转。

本发明所述的排气式挤出机可以用于制备聚合物，尤其可以用于制备聚（甲基）丙烯酸酯类聚合物。

本发明采用的方案是将排气式挤出机物料的入口设在螺杆的末端，而物料的出口设在靠近螺杆根部的位置。排气式挤出机与预聚合反应釜通过密封法兰连接，这样不需考虑螺杆旋转导致的动密封问题，而只考虑法兰连接的静密封问题。而静密封比动密封简单可靠，密封性能好，这是本发明的一个优点之一。对于进入挤出机的物料的输送，可采用反螺纹的方式或者改变螺杆旋转方向等方法方便地实现物料的输送。当物料输送到螺杆根部时，通过反向螺纹使物料由挤出机的侧面挤出。由于靠近螺杆根部处挥发性的单体已被排空，物料黏度很高，不存在单体泄漏的问题。同时螺杆根部的螺纹为反向螺纹，阻止高粘度的物料向螺杆根部运动，并在螺杆根部处设有残料排除口，以将少量进入螺杆根部的物料排出。

采用本发明的排气式挤出机，可有效地避免单体泄漏，物料黏附在轴密封部的问题，因此可长期，稳定地连续运转。本发明解决了含有大量挥发性组分的聚合物溶液在进入排气式挤出机脱挥时，旋转的螺杆部分的轴密封问题和堆积料的问题，使生产装置可以长期稳定地运行。

附图说明

图1是排气式挤出机结构示意图。

具体实施方式