[发明专利]一种光引发超声搅拌聚合反应器及使用方法

权利要求书

1.一种光引发超声搅拌聚合反应器，其特征在于：包括用于搅拌的进料釜(1)、进行搅拌的搅拌器(2)、用于导入物料和气体的反应器上腔(3)、进行光引发聚合反应的反应器主体(4)、进行超声波搅拌的反应器下腔(5)和用于暂时存放物料的缓存釜(6)，反应器下腔(5)固连在缓存釜(6)顶部，反应器主体(4)固连在反应器下腔(5)顶部，反应器上腔(3)固连在反应器主体(4)顶部，进料釜(1)固连在反应器上腔(3)顶部，搅拌器(2)转动连接在进料釜(1)上，进料釜(1)、反应器上腔(3)、反应器主体(4)、反应器下腔(5)和缓存釜(6)通过管道及管道上的阀门以及连接端的通孔相连通；

其中，反应器主体(4)包括外套壳(41)、高透光反应管(42)和主体光源(43)，外套壳(41)上下两端分别与反应器上腔(3)和反应器下腔(5)固连，若干根高透光反应管(42)间隔固连在外套壳(41)内，高透光反应管(42)与反应器上腔(3)和反应器下腔(5)之间通过通孔相连通，若干个主体光源(43)固连在外套壳(41)内壁上，主体光源(43)发射光线穿过高透光反应管(42)照射到物料上以使物料发生聚合反应；高透光反应管(42)包括管套(421)、顶盖(422)和底盖(423)，管套(421)由PMMA、PC、CR-39、J.D、PS及AS添加高透光材料制成，顶盖(422)固连在管套(421)顶部，底盖(423)固连在管套(421)底部，顶盖(422)和底盖(423)上均开设有料孔(425)，料孔(425)分别与反应器上腔(3)和反应器下腔(5)相通；顶盖(422)上插接有流通有氮气的氮气管(424)，氮气管(424)伸入管套(421)内且不与底盖(423)接触；底盖(423)中部插接有振动支杆(426)，振动支杆(426)直径小于5mm，振动支杆(426)底部与固连在反应器下腔(5)内的超声搅拌换能器(51)抵接，振动支杆(426)顶部伸入管套(421)内并与氮气管(424)管口间具有间距，振动支杆(426)顶部呈环状间隔固连有若干根振动杆(428)，振动杆(428)直径小于2mm，振动杆(428)围成的圆形直径大于氮气管(424)外径，振动杆(428)顶部插入顶盖(422)内。

2.根据权利要求1所述的一种光引发超声搅拌聚合反应器，其特征在于：进料釜(1)顶部一侧设有用于投放物料的主进料口(11)，进料釜(1)顶部一侧设有进料釜循环进料口(15)，进料釜循环进料口(15)通过管道和管道上的阀门与反应器下腔(5)相连通。

3.根据权利要求2所述的一种光引发超声搅拌聚合反应器，其特征在于：进料釜(1)上设有进料釜进气口(12)和进料釜定压排气口(14)以使进料釜(1)内流动有氮气。

4.根据权利要求1所述的一种光引发超声搅拌聚合反应器的使用方法，其特征在于：包括以下步骤，

Ⅰ.通过主进料口(11)向进料釜(1)投放物料并通入氮气，利用搅拌器(2)对进料釜(1)内物料进行搅拌，当进料达到进料釜(1)上液位后，开始向反应器上腔(3)进料；

Ⅱ.物料进入反应器上腔(3)的同时，通过氮气管(424)向高透光反应管(42)内通入氮气，进料釜(1)本次放空后开始进行下次进料；

Ⅲ.物料反应后进入反应器下腔(5)，反应器下腔(5)内的超声搅拌换能器(51)启动对物料进行搅拌，之后将物料通过管道回流至进料釜(1)内，以打通反应物料聚合反应循环通路，反应器物料循环运行正常后，反应器主体(4)进入正常反应阶段；

Ⅳ.开启主体光源(43)，主体光源(43)为高透光反应管(42)提供光引发反应光源，并根据反应设定提高或降低光照强度，同时保持氮气定量供给，超声搅拌换能器(51)通过变频控制提供最佳搅拌输出功率；

Ⅴ.聚合反应后期反应速率降低，副反应相应增加，反应温度开始缓慢上升；随后根据温度的变化，通过管道将物料泄放至缓存釜(6)内，同时降低进料釜(1)和反应器下腔(5)之间的循环速率，当进料釜(1)排空后，停止氮气进入进料釜(1)内；

Ⅵ.物料进入缓存釜(6)后，根据反应设计要求，通过外接管道和阀门使缓存釜(6)内循环，直到反应物料全部排入缓存釜(6)后，达到设计内循环温升或时间要求后，将反应物料外送后面工序提纯处理。

5.根据权利要求4所述的一种光引发超声搅拌聚合反应器的使用方法，其特征在于：进料前需通过进料釜进气口(12)用氮气对进料釜(1)进行吹扫，吹扫5～10分钟后结束；并在进料釜(1)内壁中通入冷却液。