[发明专利]用于制备低散发热塑性高分子材料的三螺杆及其应用

说明书

技术领域

本发明属于塑料挤出成型设备技术领域，涉及一种用于制备低散发热塑性高分子材料的三螺杆及其应用，特别涉及一种在塑料挤出加工工艺中对产生的气体及TVOC分子进行有效脱除的挤出螺杆。

背景技术

目前随着以塑代钢的不断深入，改性塑料已广泛应用于生活中各个领域。而塑料制品在使用过程中，其内部的小分子物质会随着时间的推移及温度的变化而逐渐的散发到大气环境中，特别是涉及到密闭的领域，如汽车内饰件，包括仪表板、副仪表板、门板、立柱等。

在塑料使用的过程中，尤其当温度较高时，残余在塑料中的挥发性有机物质(TVOC)会散发出来，对人的身体产生损害。而制品中TVOC含量超标时，需采用后续高温等工艺进行处理耗时耗力。TVOC物质主要包括烃类、苯类、醛类等，主要来源于聚丙烯、弹性体等树脂合成时残余的单体，抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、色粉等添加剂及改性聚丙烯材料加工过程中降解产生的小分子等，因此，为了减少塑料制品中的TVOC含量，从原材料和加工工艺方面进行控制是最必要的选择。

在原材料优选的情况下，加工工艺过程成为了改善TVOC的关键环节，目前在聚合物加工设备中，螺杆挤出机是最为主要的生产设备，目前，单螺杆挤出机，双螺杆挤出机和多螺杆挤出机在工业中都已经实现商业化，螺杆挤出机一般可分为啮合同向螺杆挤出机，啮合异向螺杆挤出机，非啮合螺杆挤出机和形双螺杆挤出机等。在螺杆挤出的过程中，在高温和剪切力的作用下，合成阶段贮存在原料中的TVOC及在加工过程中由于剪切，热氧老化产生的小分子会以气态形式溢出，如果不及时脱除，在挤出结束后仍会贮存在物料中，在以后的使用过程中就会不断地散发出来。而目前的螺杆挤出工艺主要集中在采用多真空抽取及剪切力变换来降低挤出物的TVOC。多真空抽提的方式，随着真空系统增加，增加能耗的同时，真空口增多不利于螺杆的密闭性及稳定性。而剪切力降低虽可减少材料降解产生的TVOC，但不利于材料共混效果，材料的力学性能会受到显著影响。中国专利CN102941666A公布了一种制备聚丙烯制品的脱挥双螺杆，但其只限于应用在制备发泡聚丙烯材料方面，且对减少TVOC制备低散发材料效果不明显。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于制备低散发热塑性高分子材料的三螺杆及其应用；本发明三螺杆通过增大传质面积及压力疏导的方式对热塑性高分子材料在加工过程可易挥发组份进行最大限度脱除，大大降低了在挤出造粒后的TVOC物质含量及气味的残留，避免了在挤出过程中采用多真空抽提的能耗，大大节省了在造粒后要对制品人工TVOC脱除的时间成本和经济成本，在保持熔体充分共混的同时最大限度的使挤出物具有低散发的特性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种用于制备低散发热塑性高分子材料的三螺杆，所述三螺杆包括第一压力部(C1)、第二压力部(C2)、第三压力部(C3)、第四压力部(C4)、第五压力部(C5)，对应压力分别为P1、P2、P3、P4和P5；所述三螺杆包括沿物料流向方向的第一压力部(C1)、第二压力部(C2)、第三压力部(C3)、第四压力部(C4)中任意不同区域组合的至少两个循环、非组合区域、以及所述循环与非组合区域连接后再连接第五压力部(C5)。

优选地，所述组合的数量大于等于1。

优选地，所述组合包括区域的数量大于等于2。

优选地，所述压力P1、P2、P3、P4和P5满足以下关系：P4≤P5≤P2＜P3≤P1。

优选地，所述P5与P4的关系为1.0 P4≤P5≤1.5 P4。

优选地，所述P2和P5的关系为1.0 P5≤P2≤2.0 P5。

优选地，所述P2和P3的关系为1.5 P2≤P3≤2.0 P2。

优选地，所述P3和P1的关系为1.0 P3≤P1≤1.75 P3。

另一方面，本发明提供一种用于制备低散发热塑性高分子材料的三螺杆的应用，所述应用具体指三螺杆可应用于啮合同向三螺杆挤出机，啮合异向三螺杆挤出机，非啮合同向、异向三螺杆挤出机、锥型三螺杆挤出机等三螺杆挤出机的制备。

优选地，所述三螺杆在挤出机中的纵向排列包括三角排列或一字排列。

本发明所述的一种制备低散发热塑性高分子材料的三螺杆，可通过螺纹元件设计，螺杆夹套设计，压力调节阀设计，螺纹元件组合以及其他一些方式得到所述的压力控制，起到有效脱挥的作用；特别地，三螺杆在同等的生产效率下增加了物料的分布面积，使得塑料挥发组分更大限度的溢出和传导。