專利名稱：柱狀聚合物復(fù)合添加劑的生產(chǎn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及聚合物特別是聚烯烴復(fù)合添加劑的生產(chǎn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
聚合物(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)在加工過(guò)程中需要添加許多種添加劑，以使聚合物更容易加工，或使聚合物的性能得到改善，或使聚合物在加工過(guò)程中得到保護(hù)，避免發(fā)生降解等不利于聚合物性能的變化。例如，添加抗氧劑可以使聚合物在加工過(guò)程中避免過(guò)度的氧化從而使性能老化，也可以使聚合物制品有更長(zhǎng)的使用壽命；在聚丙烯等結(jié)晶型聚合物中添加成核劑可以改善聚合物的結(jié)晶度和結(jié)晶形態(tài)，從而提高聚合物的透明性和抗沖擊性；在聚合物中添加潤(rùn)滑劑如硬脂酸單甘脂，可以降低聚合物在加工中的粘度，減少聚合物熔體與設(shè)備之間的粘附，從而使聚合物更容易加工，同時(shí)制品的表觀也更光亮美觀。
聚合物加工過(guò)程中所涉及到的添加劑是非常多的，如抗氧劑、潤(rùn)滑劑、抗靜電劑、酸吸收劑、成核劑、光穩(wěn)定劑等，這些添加劑一般由生產(chǎn)廠家以粉體形式提供給聚合物生產(chǎn)或加工企業(yè)。聚合物生產(chǎn)或加工企業(yè)再將粉體添加劑和聚合物混配起來(lái)，制成聚合物中間產(chǎn)品或最終產(chǎn)品。
粉狀添加劑在使用過(guò)程中往往會(huì)造成粉塵污染，從而造成添加劑損失，危害操作人員身體健康，并且粉體的添加劑由于流動(dòng)性差，易粘附、結(jié)塊等原因，不便于在一些連續(xù)化的聚合物生產(chǎn)加工過(guò)程中使用連續(xù)計(jì)量裝置添加，故在聚合物生產(chǎn)加工行業(yè)還在探索最為適宜的聚合物添加劑的造?；蚍Q“無(wú)塵化”工藝，以改善上述聚合物添加劑在使用過(guò)程中的種種弊端。
中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1235722.7和申請(qǐng)?zhí)?1114677.X公開(kāi)了一種制造聚烯烴復(fù)合助劑的設(shè)備。該工藝是將各種所需造粒的粉狀添加劑加入到一個(gè)可加熱的反應(yīng)釜中，將各種添加劑熔化后，再經(jīng)導(dǎo)管導(dǎo)入一個(gè)加熱的帶保護(hù)罩的布料器中，再通過(guò)布料器的旋轉(zhuǎn)，將熔化的物料，一滴一滴分布到一個(gè)可冷卻的回轉(zhuǎn)鋼帶上，將熔化的添加劑冷卻成固體的半球型顆粒，該工藝可以將特定組分的添加劑制備成形態(tài)較好的復(fù)合添加劑顆粒，但其最大缺點(diǎn)是必須將所有添加劑組分全部熔化，使添加劑在較高溫度下長(zhǎng)時(shí)間停留，這樣會(huì)使部分添加劑發(fā)黃變色，甚至影響添加劑功能的發(fā)揮，最終影響聚合物制品的性能。而且，若熔化物料的粘度較高，或部分添加劑(如某些成核劑)的熔點(diǎn)較高時(shí)，該設(shè)備是無(wú)法將這種類型的復(fù)合添加劑制備成顆粒。
中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?18903407.1公開(kāi)了一種“聚烯烴用顆粒狀復(fù)合添加劑，其制造方法以及含該添加劑的聚烯烴組合物”，該發(fā)明是將特定品種的成核劑和抗氧劑及其他助劑與聚丙烯混合在一起在擠壓機(jī)中擠壓成顆粒。該方法的缺點(diǎn)是實(shí)際上只是針對(duì)聚丙烯成核劑的造粒，因?yàn)樗趶?fù)合添加劑中引入了聚丙烯，不是純的添加劑復(fù)合物。當(dāng)復(fù)合添加劑用于聚乙烯或其他聚合物時(shí)，其中的聚丙烯會(huì)成為一種不需要的雜質(zhì)組合，所能制備的復(fù)合添加劑適用領(lǐng)域較窄。
中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3148512.X公開(kāi)了“塑料復(fù)合添加劑的粒狀顆粒、生產(chǎn)工藝及應(yīng)用”，該發(fā)明使用干法造粒工藝，將各種粉狀添加劑混合后用擠壓造粒機(jī)依靠強(qiáng)大的壓力將添加劑混合物擠壓成柱狀顆粒。該方法的缺點(diǎn)是由于僅僅依靠壓力和低熔點(diǎn)物質(zhì)的粘性將粉狀添加劑擠壓成型，該方法對(duì)某些熔點(diǎn)較高，自粘性差的物料如抗氧劑1010、硬脂酸鈣等物料的成型率低，顆粒強(qiáng)度差；若添加劑組分中無(wú)低熔點(diǎn)物質(zhì)或低熔點(diǎn)物質(zhì)含量很少時(shí)，無(wú)法造粒；且當(dāng)復(fù)合添加劑組分中含有成核劑時(shí)會(huì)造成成核劑粉體的牢固團(tuán)聚，影響成核劑在聚合物中的分散，從而影響成核劑性能的發(fā)揮。另外，該方法的生產(chǎn)效率比較低，生產(chǎn)能耗大。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是要提供一種避免聚合物添加劑過(guò)度受熱，添加劑機(jī)械強(qiáng)度高的聚合物復(fù)合添加劑的生產(chǎn)設(shè)備。
本實(shí)用新型的柱狀聚合物復(fù)合添加劑的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于由擠出裝置和對(duì)齒造粒機(jī)組成，擠出裝置的出料口對(duì)應(yīng)對(duì)齒造粒機(jī)的進(jìn)料口。
擠出設(shè)備與對(duì)齒造粒機(jī)之間的物料輸送應(yīng)是連續(xù)的、自動(dòng)的，優(yōu)選擠出設(shè)備出料口與對(duì)齒造粒機(jī)進(jìn)料口上下貼近安裝，利用高度差連續(xù)自動(dòng)輸送。它們之間也可以通過(guò)連接輸送裝置輸送，如皮帶輸送、輥道輸送、提升機(jī)輸送等。
本實(shí)用新型的工作原理為利用添加劑混合物中各組分熔點(diǎn)的不同，利用擠出機(jī)在擠出過(guò)程中將低熔點(diǎn)物質(zhì)熔融，使添加劑混合物成為具有一定粘度和可塑性的物質(zhì)，再通過(guò)擠出機(jī)?？冢缓筮M(jìn)入對(duì)齒造粒機(jī)造粒。
本實(shí)用新型由不同熔點(diǎn)的添加劑混合形成混合物料，其中低熔點(diǎn)組分占復(fù)合添加劑總重量的10-90％，高熔點(diǎn)組分占復(fù)合添加劑總重量的10-90％；擠出設(shè)備的溫度控制保證低熔點(diǎn)組分熔化而高熔點(diǎn)組分不熔化。
以上所述的低熔點(diǎn)組分是指在擠出過(guò)程中需要熔化的組分，其量占復(fù)合添加劑總重量的10-90％，優(yōu)選20-80％，更優(yōu)選20-60％，可以是一種組分，也可以是一種以上組分組成。當(dāng)由多種組分組成時(shí)，擠出機(jī)的溫度控制在低熔點(diǎn)組分中其中最高熔點(diǎn)組分的熔點(diǎn)溫度，以保證所有低熔點(diǎn)組分熔化，但不能使它們分解，單就此技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員均能理解到其含義并能實(shí)施。
本實(shí)用新型所述的高熔點(diǎn)組分是指在擠出過(guò)程中不需要熔化的組分，由于其熔點(diǎn)高，為了保證其使用性能，不適宜長(zhǎng)時(shí)間受熱，它是被熔化的低熔點(diǎn)組分混合在一起。高熔點(diǎn)組分的量占復(fù)合添加劑總重量的10-90％的范圍內(nèi)，可以是一種組分，也可以是一種以上組分組成。
因此本實(shí)用新型的低熔點(diǎn)組分和高熔點(diǎn)組分是相對(duì)的，只要達(dá)到以上目的，根據(jù)添加劑的情況可以確定。如當(dāng)復(fù)合添加劑有4種組分組成時(shí)，它們之間的配比要根據(jù)對(duì)聚合物的功能來(lái)確定，有可能確定的低熔點(diǎn)組分是一種(其量足夠)，也有可能是兩種或三種組分(總量適合)，但同時(shí)也要保證高熔點(diǎn)組分的量。如果一種低熔點(diǎn)組分的量不足，需要是兩種或三種組分，同樣也要保證高熔點(diǎn)組分的量。
本實(shí)用新型的聚合物復(fù)合添加劑可包含的添加劑種類沒(méi)有限制，其配比可以根據(jù)聚合物的不同情況來(lái)選擇。受擠出設(shè)備控溫精度限制，添加劑組分中最高熔點(diǎn)組分與最低熔點(diǎn)組分的熔點(diǎn)差應(yīng)在擠出機(jī)控溫精度以上，優(yōu)選5℃以上。復(fù)合添加劑也可包含一定量的與復(fù)合添加劑適用聚合物相同的聚合物粉料，要求聚合物不能是最低熔點(diǎn)組分，熔點(diǎn)低于聚合物熔點(diǎn)的各添加劑組分重量之和為總重量的10-90％的范圍內(nèi)。
對(duì)于添加本實(shí)用新型的復(fù)合添加劑的聚合物種類沒(méi)有特別限制，包括低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚對(duì)二苯二甲酸酯等。
以下比較詳細(xì)地描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案
1、擠出設(shè)備?？梢允菃温輻U擠出機(jī)，也可以是雙螺桿擠出機(jī)，也可以是行星式螺桿擠出機(jī)，或者是其他一般的可用于塑料加工的擠出設(shè)備，或其他具有類似具有同向結(jié)構(gòu)可用于物料輸送的螺桿擠出設(shè)備，優(yōu)選平行雙螺桿擠出機(jī)，螺桿長(zhǎng)徑比可以是12～56甚至更寬的范圍，優(yōu)選16～36，更優(yōu)選24～28。擠出機(jī)必須配備加熱和控溫裝置，其控溫范圍可在30～250℃，控制精度為±5℃，優(yōu)選±1℃。該擠出機(jī)的出口部位可以是直接螺筒出口形式，也可以加裝扁平狹縫的模具。
2、對(duì)齒造粒機(jī)。公知設(shè)備。該機(jī)有兩個(gè)嚙合齒輪作為擠壓工作部件，齒槽上有開(kāi)孔，物料在兩個(gè)齒槽之間受壓，通過(guò)齒槽上的開(kāi)孔被擠壓成柱狀顆粒，可取通過(guò)更換不同開(kāi)口孔徑的齒輪來(lái)控制成粒尺寸。一般可在1.0-8.0mm之間選擇。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是添加劑混合物在擠出機(jī)中停留時(shí)間很短，一般僅需0.5～5分鐘；其次在擠出過(guò)程中物料不會(huì)分解；第三，由于擠出機(jī)出口口徑比較大且物料處于可塑狀態(tài)，整個(gè)添加劑組分承受的壓力小，不會(huì)造成添加劑組分中的高熔點(diǎn)物質(zhì)如成核劑、抗粘連劑等組分的受壓團(tuán)聚，影響其在聚合物中的分散；第四，擠出后不直接成粒而是在較高壓力下擠壓成型，有效提高了粒子強(qiáng)度，防止了粒子之間粘連；第五，由于對(duì)齒造粒機(jī)齒輪可以更換，故可以很方便的生產(chǎn)出不同顆粒粒度的復(fù)合添加劑顆粒，有助于針對(duì)不同粒徑的聚合物生產(chǎn)不同粒徑的復(fù)合添加劑，使之與聚合物混合更加均勻；第六，可以通過(guò)加入樹(shù)脂載體的方法，降低復(fù)合添加劑中的添加劑含量，有利于添加劑在計(jì)量添加時(shí)的準(zhǔn)確度，還能提高復(fù)合添加劑在使用時(shí)在聚合物中的分散性。利用本實(shí)用新型可以制造出直徑1.0-8.0mm的顆粒狀復(fù)合塑料添加劑。突出特點(diǎn)是避免聚合物添加劑過(guò)度受熱，成型率高，添加劑機(jī)械強(qiáng)度高，顆粒度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1擠出裝置 2對(duì)齒造粒機(jī)具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例、比較例、評(píng)估例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。但本實(shí)用新型并不僅限于以下的實(shí)施例、比較例、評(píng)估例。
試驗(yàn)樣品的制備使用螺桿擠出機(jī)1，對(duì)齒造粒機(jī)2。螺桿擠出機(jī)1出料口與對(duì)齒造粒機(jī)2進(jìn)料口上下貼近安裝，利用高度差連續(xù)自動(dòng)輸送(圖中虛線表示物料)。
將各種添加劑在高速混合機(jī)中混合，利用添加劑混合物中各組分熔點(diǎn)的不同，利用螺桿擠出機(jī)1在擠出過(guò)程中將低熔點(diǎn)物質(zhì)熔融，使添加劑混合物成為具有一定粘度和可塑性的物質(zhì)，再通過(guò)擠出機(jī)?？?，然后進(jìn)入對(duì)齒造粒機(jī)2造粒。
比較樣品的制備使用高速混合機(jī)，對(duì)輥強(qiáng)壓造粒機(jī)。
實(shí)施例1試驗(yàn)樣品A的制造混合10質(zhì)量份的β-(4-羥基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯，10質(zhì)量份的亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，40質(zhì)量份的芥酸酰胺，20質(zhì)量份的硬脂酸鋅，20質(zhì)量份的二羥乙基十八烷基胺。擠出機(jī)溫度設(shè)定從喂料部分到機(jī)頭部分50℃、55℃、60℃、60℃。螺桿轉(zhuǎn)速50rpm，對(duì)齒造粒機(jī)齒槽孔徑2mm。制得直徑2mm，長(zhǎng)4～5mm大小的顆粒。
實(shí)施例2試驗(yàn)樣品B的制造混合20質(zhì)量份的四[β-(4-羥基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸]季戊四醇酯，20質(zhì)量份的亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，10質(zhì)量份的硬脂酸鈣，50質(zhì)量份的聚丙烯粉末。擠出機(jī)溫度設(shè)定從喂料部分到機(jī)頭部分120℃、120℃、120℃、120℃。螺桿轉(zhuǎn)速60rpm，對(duì)齒造粒機(jī)齒槽孔徑2mm。制得直徑2mm，長(zhǎng)4～5mm大小的顆粒。
實(shí)施例3試驗(yàn)樣品C的制造混合12.5質(zhì)量份的四[β-(4-羥基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸]季戊四醇酯，25質(zhì)量份的亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，12.5質(zhì)量份的硬脂酸鈣，50質(zhì)量份的作為成核劑的二乙基芐叉山梨醇。擠出機(jī)溫度設(shè)定從喂料部分到機(jī)頭部分120℃、120℃、120℃、120℃。螺桿轉(zhuǎn)速50rpm，對(duì)齒造粒機(jī)齒槽孔徑2mm。制得直徑2mm，長(zhǎng)4～5mm大小的顆粒。
實(shí)施例4試驗(yàn)樣品D的制造混合10質(zhì)量份的β-(4-羥基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯，40質(zhì)量份的芥酸酰胺，20質(zhì)量份的硬脂酸鋅，20質(zhì)量份的二羥乙基十八烷基胺，10質(zhì)量份的聚乙烯粉末。擠出機(jī)溫度設(shè)定從喂料部分到機(jī)頭部分50℃、55℃、60℃、65℃。螺桿轉(zhuǎn)速50rpm，對(duì)齒造粒機(jī)齒槽孔徑2mm。制得直徑2mm，長(zhǎng)4～5mm大小的顆粒。
實(shí)施例5試驗(yàn)樣品E的制造混合5質(zhì)量份的β-(4-羥基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯，5質(zhì)量份的亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，30質(zhì)量份的芥酸酰胺，15質(zhì)量份的硬脂酸鋅，15質(zhì)量份的二羥乙基十八烷基胺，30質(zhì)量份的作為抗粘連劑的二氧化硅。擠出機(jī)溫度設(shè)定從喂料部分到機(jī)頭部分55℃、60℃、65℃、70℃。螺桿轉(zhuǎn)速50rpm，對(duì)齒造粒機(jī)齒槽孔徑3mm。制得直徑3mm，長(zhǎng)4～5mm大小的顆粒。
比較例1比較樣品a的制造混合12.5質(zhì)量份的四[β-(4-羥基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸]季戊四醇酯，25質(zhì)量份的亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯，12.5質(zhì)量份的硬脂酸鈣，50質(zhì)量份的作為成核劑的二乙基芐叉山梨醇。使用對(duì)輥強(qiáng)壓造粒機(jī)造粒。制得1.5mm左右大小的顆粒。
評(píng)估例1將按照表一記載的配比(實(shí)際配方完全相同)的組合物在密煉機(jī)中密煉5分鐘，熔融共混溫度在195℃，共混試樣在平板硫化儀上230℃的溫度模壓成薄膜，并緩慢降至室溫。評(píng)價(jià)其透明率和霧度值，結(jié)果如表一所示表一

由表一可以確認(rèn)，使用本實(shí)用新型制造的帶成核劑的復(fù)合添加劑，有較好的使用效果。
權(quán)利要求1.柱狀聚合物復(fù)合添加劑的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于由擠出裝置和對(duì)齒造粒機(jī)組成，擠出裝置的出料口對(duì)應(yīng)對(duì)齒造粒機(jī)的進(jìn)料口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造聚合物復(fù)合添加劑的設(shè)備，其特征在于擠出設(shè)備出料口與對(duì)齒造粒機(jī)進(jìn)料口上下貼近安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造聚合物復(fù)合添加劑的設(shè)備，其特征在于所述擠出裝置為螺桿擠出裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造聚合物復(fù)合添加劑的設(shè)備，其特征在于所述擠出裝置為平行雙螺桿擠出機(jī)。
專利摘要柱狀聚合物復(fù)合添加劑的生產(chǎn)設(shè)備，由擠出裝置和對(duì)齒造粒機(jī)組成。本實(shí)用新型利用添加劑混合物中各組分熔點(diǎn)的不同，利用擠出機(jī)在擠出過(guò)程中將低熔點(diǎn)物質(zhì)熔融，是添加劑混合物成為具有一定粘度和可塑性的物質(zhì)，再通過(guò)擠出機(jī)?？冢缓筮M(jìn)入對(duì)齒造粒機(jī)造粒。利用本實(shí)用新型的設(shè)備可以制造出直徑1.0～8mm的顆粒狀復(fù)合塑料添加劑。突出特點(diǎn)是避免聚合物添加劑過(guò)度受熱，成型率高，添加劑機(jī)械強(qiáng)度高，顆粒度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
文檔編號(hào)B01J2/20GK2706470SQ20042004081
公開(kāi)日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2004年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月24日
發(fā)明者楊寶柱, 國(guó)勝, 刁春森, 劉吉照, 石志儉, 彭國(guó)霖, 趙彥濱, 連業(yè)波, 王書紅, 趙英奎, 蔣善君, 戚思清, 李東華, 張志傳, 李德宏, 常旭升, 李勇, 馬麗軍 申請(qǐng)人:楊寶柱, 國(guó)勝, 刁春森, 劉吉照, 石志儉, 彭國(guó)霖, 趙彥濱, 連業(yè)波, 王書紅, 趙英奎, 蔣善君, 戚思清, 李東華, 張志傳, 李德宏, 常旭升, 李勇, 馬麗軍