[发明专利]一种熔融聚合物本体光化学反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物熔融态进行光化学反应的装置，特别涉及一种熔融状态下聚合物在紫外光照射作用下发生交联、接枝、降解以及增容的专用装置。

背景技术

迄今为止以辐照的方式作为引发源引发聚合物本体发生化学反应都是采用高能辐照的方式进行的，其中多采用γ—辐射和加速电子束作为辐照源，但这些方法成本昂贵，危险程度高，故而在生产实际中的用途有限。紫外光作为一种能量较高的光线，成本低，只需简单的紫外光发生设备就可以获得；且穿透能力弱，在简单的防护措施下就可以避免对人和环境的危害，具有较好的实用性。

紫外光属于一种能量较高的射线，聚合物在紫外光辐照作用下可以发生分子链的断裂，生成活性的大分子自由基。该大分子自由基可以在一定的条件下引发聚合物进行接枝、交联、降解或原位增容等反应。

由于紫外光的穿透能力弱，目前的紫外光引发的聚合物光化学反应均只能使反应发生在聚合物的表面。且用途仅限于表面接枝反应用于改善聚合物表面的性能。采用紫外光辐照技术进行聚合物本体改性的应用主要见于纤维、薄膜等易于穿透的场合，较厚制品中的应用很少见。九十年代EP490854公开了聚乙烯光交联在氮气环境下进行并使用新型光引发剂的专利。申请号为91103158.8和91208158.9的中国专利技术也公开了光交联聚乙烯电线电缆在氮气环境下的生产方法；申请号91208158.9的中国专利公开了一种紫外光交联聚乙烯电线电缆的生产设备；专利号为200320107970.9的中国专利提出一种聚烯烃管材紫外光交联专用设备。上述光化学反应的方法及设备都没有避免聚合物在紫外光辐照下在厚度方向上的不均匀问题，而实际中紫外光的穿透力是随着深度而递减，表面一层受到光辐照的作用强，基体内部受到光辐照的作用弱。

目前利用紫外光辐照产生自由基引发化学反应，很多都是聚合物在固体状态下进行的。由于紫外光的辐照作用相对较弱，只能与固态聚合物的非结晶区的分子链发生作用，使非结晶区的聚合物分子链发生激化，形成自由基。而对于聚合物晶区的分子链，紫外光的能量几乎不能使其激化形成自由基。因此，半结晶聚合物在紫外光辐照作用下发生的光化学反应都只能发生在非结晶区，聚合物结晶区在紫外光辐照下发生光化学反应的几率相对小的多。在这种情形下，紫外光的能量利用率就非常低，而且，对于聚合物基体来讲，化学反应仅仅发生在非晶区，均匀程度很低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种熔融状态下聚合物在紫外光照射作用下发生光化学反应的专用装置。该装置可以提高聚合物光化学反应在厚度方向上的均匀程度以及紫外光引发聚合物发生光化学反应的能量利用率。

一种熔融聚合物本体光化学反应装置，所述装置包括单螺杆挤出机和紫外光发生装置，所述单螺杆挤出机熔体输送段和计量段为采用石英玻璃做的透明料筒，紫外光发生装置通过支架安装在单螺杆挤出机石英玻璃料筒外部。

所述单螺杆挤出机的固体输送段为普通料筒，所述单螺杆挤出机的熔体输送段和计量段为采用石英玻璃做的透明料筒，透明料筒可以采用一段或者多段组合。

所述紫外光发生装置采用高压汞灯，高压汞灯的个数可以根据所需辐照强度的需要安装一个或多个。

与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：

(1)通过螺杆挤出机的连续挤出，可以实现紫外光辐照引发聚合物发生光化学反应的连续生产；

(2)紫外光引发聚合物在熔融状态发生光化学反应，与固体状态下相比，所有的聚合物分子都处于均匀的高温状态，可以提高光化学反应的反应活性和均匀程度；

(3)通过螺杆的混合作用，可以使受光辐照的表面连续翻新，将光化学反应引入到基体内部，实现聚合物熔融状态下的本体光化学反应。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明装置中紫外光灯排列示意图(视图方向图1中左侧)；

图3是紫外光引发熔融聚丙烯接枝马来酸酐的接枝量与螺杆转速的关系图；

图4是紫外光引发熔融聚乙烯本体交联的凝胶含量与螺杆转速关系图；

图5是紫外光引发熔融聚丙烯降解的熔融指数与螺杆转速关系图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步的描述，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。