[发明专利]多相聚合物材料形态控制装置

说明书

技术领域

本发明属于多相聚合物材料生产技术领域，具体涉及一种微层复合装置。

背景技术

随着先进测试技术(如X射线衍射、电子显微镜、小角中子散射、新表面探针以及原子力显微镜等)的应用，对聚合物形态有了更深层次的认识，揭示出成型加工条件与聚合物形态及制品宏观性能之间的关系——成型加工条件能影响聚合物的形态、形态决定了材料(或制品)的宏观性能，因此，可以在成型过程中通过改变聚合物的形态(即层状结构和层厚度)，从而改变其性能。

英国Bevis等人开发的剪切控制取向挤出成型装置，是通过4个活塞的顺序抽拉推动熔体作周向运动，使填料沿制品周向取向，达到增强制品的目的。美国Donald在1965年申请的专利，是利用型芯和口模反向旋转的机头挤出成型管材，通过型芯或口模旋转，使管隙中的熔体形成周向拖曳流动，建立周向剪切力场，熔体中的增强纤维和聚合物大分子都会外力场方向取向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、体积小的多相聚合物材料形态控制装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：多相聚合物材料形态控制装置，其特征在于它包括复合进料器1、层增倍单元装置、筒体6、出料器8；筒体6内至少设有二个层增倍单元装置，后一层增倍单元装置的所有分割通道入口均与前一层增倍单元装置的层增倍复合通道出口相通；复合进料器1上设有2-6个进料通道和1个进料器复合通道，所有的进料通道都与进料器复合通道相通，进料通道入口位于复合进料器1的前侧面，进料器复合通道出口位于复合进料器1的后侧面，复合进料器1与筒体6前端固定连接(如螺栓连接)；层增倍单元装置上设有2-4个分割通道和1个层增倍复合通道，所有的分割通道都与层增倍复合通道相通，分割通道入口位于层增倍单元装置的前侧面，所有的分割通道后段宽度大于分割通道入口处宽度，层增倍复合通道出口位于层增倍单元装置的后侧面；最前的层增倍单元装置上的所有的分割通道入口都与复合进料器1的进料器复合通道出口相通，最后的层增倍单元装置上的层增倍复合通道出口与出料器8上的进料通道相通；出料器8上设有进料通道，出料器8与筒体6后端固定连接(如螺栓连接)。

所述的层增倍单元装置为2-8个。

所述的复合进料器1上的进料通道为3个。

所述的层增倍单元装置上的分割通道为3个。

本发明采用由复合进料器1、层增倍单元装置、筒体6、出料器8构成，其结构简单；所有层增倍单元装置位于筒体6内，其体积小，可组合性强；当需要复合层数较多时，更换长的筒体6，增加层增倍单元装置，即复合层数可控制性好。

本发明是利用复合挤出技术形成层数可达数千的层状结构，熔体料流经过该装置被反复分割、重排、扩展流动、再组合，使层数不断增加，而厚度渐次变薄；因而层厚可从几百微米减小至几微米的尺度。在挤出过程中，熔体的流动一般都是层流流动，层流时熔体中存在一定的速度梯度。熔体中的填料和聚合物大分子链同时以相同速度向前移动，并力图进入同一速度层，使得熔体中的填料和聚合物大分子链会沿流动场力方向取向。由于该装置设有扩展元件形成扩展流动，这就加大了熔体中填料和聚合物大分子链的取向程度。比较上述背景技术中的现有技术，本发明提供了一种不同类型、结构更趋简单的形态控制装置。本发明通过有效控制多相聚合物材料的形态结构，达到改进材料性能的目的。

本发明的装置应用于玻纤增强复合材料，在成型过程中玻纤取向能明显地影响材料的性能，沿玻纤取向方向的强度、模量将会大幅度的提高。通过本发明的装置在成型时控制玻纤的取向分布，就可以制备出符合预期要求的材料或制品。

本发明的装置应用于塑料增韧，利用该装置进行微层挤出，当层厚从宏观尺度降至微观尺度(几微米)时，由于材料微观力学变形模式的根本改变，影响到材料的断裂伸长行为，使得材料韧性显著增长。

本发明的装置应用于阻隔材料的研究。通过该装置制成平行于容器壁的众多阻隔片状层，使气体或小分子的扩散途径变得“曲折宛转”，相应延长了扩散距离，降低了渗透性，使得其在改进阻隔性能方面效果特别显著。

本发明的装置应用于无卤阻燃材料的研究。通过该装置能可靠调控含片形Mg(OH)₂填料的共混材料内在形态，形成有序的微层结构，利用这些众多交替的片形Mg(OH)₂，可以达到阻止或阻缓材料燃烧的目的。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明复合进料器1的左视图；

图3是本发明复合进料器1的右视图；