[发明专利]一种高剪切界面倍增器

说明书

本发明公开一种高剪切界面倍增器，主要包含有挤出机、切割刀、孔板和机头。挤出机核心部件是能够旋转的螺杆，在挤出机的螺杆的头部安装切割刀，这样，螺杆就可以带动切割刀的旋转。切割刀外侧安装孔板，切割刀与孔板之间有一段间隙，孔板静止不动。物料从料筒中加入，在螺杆的输送下，在电加热装置的高温环境下，开始熔融并且被输送到螺杆的头部，熔体在切割刀的剪切拖曳作用下，在垂直于挤出方向上形成众多剪切面，孔板与切割刀相对的平面有间隙，在拖曳作用下形成微面，微面又被孔板上的孔切割，保证了制品在垂直于挤出方向上和沿着挤出方向上强度都增强。本发明中送料螺旋轴由单独电机驱动，螺旋轴的转速可以调节，可起到防止物料滞留的作用。

技术领域

本发明涉及高分子材料微纳层叠挤出成型装备领域，特指一种高剪切界面倍增器。

背景技术

微纳层叠挤出技术是一种新型加工方法，通过层叠装置，可将复合材料分成成百上千层的交替层状结构，使材料中每一层的厚度可以达到微米甚至纳米级水平，从而获得性能更加优异的功能复合材料。

以专利号为CN104960308A、名称为《一种生产层叠复合板材的装置》专利为例，进入微纳层叠单元的n层高分子熔体在垂直于流动方向上分成m等分，每1等分继续向前流动并同时扭转90°，变薄并展宽，在出口汇流变成n×m层的熔体，厚度与宽度和入口处的熔体一样。每经过1个层叠单元其层数增加m倍，当熔体经过k个层叠器以后，熔体层数变为n×m^k层，熔体在分流→扭转→延展→汇流过程中，沿流动方向受到强剪切。如果串联k个层叠单元，熔体会受到k次剪切作用，从而实现聚合物的高性能化与功能化。然而，对于常规的微纳层叠器而言，熔体经过只能在沿着挤出方向的层间发生剪切作用，在垂直于挤出的方向上并没有发生剪切作用，界面面积少，界面效果差，这就限制了聚合物性能的提高。

发明内容

本发明提出一种高剪切界面倍增器，目的是使熔体在垂直于挤出的方向上发生剪切作用，实现高剪切，剪切界面数量大，称为高剪切倍增器，主要包含有挤出机、切割刀、孔板和机头。挤出机核心部件是能够旋转的螺杆，在挤出机的螺杆的头部安装切割刀，这样，螺杆就可以带动切割刀的旋转。切割刀外侧安装孔板，切割刀与孔板之间有一段间隙，孔板静止不动。物料从料筒中加入，在螺杆的输送下，在电加热装置的高温环境下，开始熔融并且被输送到螺杆的头部，熔体在切割刀的剪切拖曳作用下，在垂直于挤出方向上形成众多剪切面，孔板与切割刀相对的平面有间隙，在拖曳作用下形成微面，微面又被孔板上的孔切割，保证了制品在垂直于挤出方向上和沿着挤出方向上强度都增强。

切割刀的刀刃断面的形状是锥形的，目的是防止熔体经过切割刀后滞留在刀刃上。

本发明一种高剪切界面倍增器，孔板的孔径过小的话熔体经过切割刀会比较困难，可能造成滞料；孔径过大的话剪切效果不明显。另外，孔径的大小也受熔体本身的性能的影响。优选孔径大小为在2-4mm。

本发明一种高剪切界面倍增器，切割刀与孔板的间隙过大的话经过切割刀的熔体又合在了一起；间隙过小的话起不到拖曳的作用。优选间隙在2-5mm。

本发明一种高剪切界面倍增器，为了使切割刀的转速可控，切割刀与塑化螺杆分开，所述的挤出机机筒连接物料塑化用挤出机，挤出机内的螺杆替换为送料螺旋轴，切割刀安装在送料螺旋轴的头部，切割刀随着送料螺旋轴的转动而转动，送料螺旋轴只有计量段，螺杆长度减少。孔板固连在机筒上，静止不动。在电机的驱动下，带动送料螺旋轴的旋转，来自挤出机的熔体通过法兰通过送料螺旋轴的输送，熔体受到切割刀和孔板的剪切作用，在通过机头挤出。熔体在切割刀的剪切拖曳作用下，在垂直于挤出方向上形成众多剪切面，孔板与切割刀相对的平面有间隙，在拖曳作用下形成微面，微面又被孔板上的孔切割，保证了制品在垂直于挤出方向上和沿着挤出方向上强度都增强。送料螺旋轴由单独的电机驱动，螺旋轴的转速可以调节，以起到防止物料滞留的作用。