[发明专利]用于制备聚乙烯树脂的搅拌装置及使用其的淤浆聚合方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物合成领域，具体来说涉及一种用于制备聚乙烯树脂，特别是超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)树脂的搅拌装置以及使用该搅拌装置的淤浆聚合方法。

背景技术

UHMW-PE树脂是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，其分子量平均为常规高密度聚乙烯的几十倍(至少150万以上)，超高的分子量赋予UHMW-PE诸多其它聚合物材料所不具备的突出性能：优异的耐磨性(比钢铁耐磨8-9倍)、优异的耐冲击性(是聚碳酸酯的2倍、ABS的5倍、聚甲醛的15倍)、极低的摩擦系数(其动摩擦系数为0.10-0.22)，并且具有良好的自身润滑性、耐化学腐蚀、抗结垢、耐应力开裂、符合卫生要求等优良的综合特性。

卓越的综合性能使得UHMW-PE树脂在日用、工业、文体、交通运输、国防、机械等众多领域，作为抗冲、减振、防弹、抗疲劳、耐磨、减阻、防粘材料得到了广泛的应用。

乙烯淤浆聚合为气-固-液多相放热反应，随着聚合反应的持续进行，不断产生大量的热量，特别是生产UHMW-PE，能否及时地撤走反应热是生产过程能否连续进行的关键。聚合搅拌强度对能否有效、及时地撤走反应热至关重要，特别是对采用聚合釜夹套传导撤热的工艺来说更是如此。搅拌作用主要有：首先是促进传质，没有良好的搅拌，传质缓慢，造成聚合速度慢，产量低；其次是促进传热，搅拌可增强液体对流，使乙烯及催化剂在介质已烷中分散均匀，有利聚合反应均衡进行，防止反应局部过热，造成聚合物粉料结块，堵塞管线，迫使聚合反应终止。此外，搅拌桨叶的结构形状是影响搅拌效果的重要因素，目前传统的聚合釜搅拌形状为上下二层桨叶，浆叶均为细长椭圆形结构，如图1所示。浆叶竖直设置在搅拌轴上，搅拌轴旋转，浆叶叶面搅动聚合物进行搅拌，现有的结构中上下两层都设置有两片浆叶，但这样的结构使搅动强度不够，尤其是聚合釜底层的聚合物来说更显不足，导致固相粉末无法良好悬浮于溶剂中，造成粉末在釜底沉降堆积。

因此，有必要提供对上述搅拌装置进行改进，从而克服上述技术问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供了一种搅拌装置，该装置通过对上下两层浆叶的形状和数量重新进行设置，有效地提高了聚合釜底层的搅拌强度，能使固相粉末很好地悬浮于溶剂中，从而更好地加以分散。

本发明的另一目的在于提供一种使用上述搅拌装置进行淤浆聚合反应的方法，通过上述搅拌，能够使聚合反应，特别是底层的聚合反应充分进行，并有利于反应热的输送，提高了反应的效能。

本发明提供的搅拌装置，包括上层桨叶、底层桨叶和搅拌轴，上层桨叶为轴向流型的宽叶翼形桨(简称WH)或细长椭圆形桨叶，数目为2-4个，优选4个；底层桨叶为径向流型的半椭圆或半圆管盘式涡轮桨(简称HEDT)，数目为4-8个，优选6-8个，更优选6个；所述两层桨叶优选地分别绕搅拌轴均匀地叶面竖直地固定在与搅拌轴相配合的轴套上，亦可不通过轴套而直接连接在搅拌轴上。

上述搅拌装置中，宽叶翼形桨的最大长度与最大宽度之比优选地，不大于20∶1，更优选为8∶1。

其中，上述搅拌装置可由各种适用材料制备，例如由选自采用不锈钢材料或合金的材料制成，优选不锈钢材料，或者优选桨叶采用不锈钢材料制成。

其中，上层桨叶或底层桨叶可通过合适地方式，例如焊接、铆接、压合、螺丝连接，浇铸成型等连接方法均匀地分布在轴套上。

其中，所述搅拌轴与所述轴套机械硬配合。

采用本发明搅拌装置的淤浆聚合反应方法，通过将反应聚合原料加入聚合釜中，然后采用轴向流型的宽叶翼形桨或细长椭圆形桨叶的上层桨叶和径向流型的半椭圆或半圆管盘式涡轮桨的底层桨叶进行搅拌聚合。

本发明的搅拌方法中，上层桨叶的数目为2-4个，优选4个；底层桨叶的的数目为4-8个，优选6-8个。

采用上述搅拌的聚合反应的方法是淤浆聚合聚乙烯树脂的方法，优选是淤浆聚合超高分子量聚乙烯树脂的方法。

本发明的搅拌装置，可用于淤浆聚合聚合物，优选用于淤浆聚合聚乙烯树脂，例如粘均分子量为10-1200万的聚乙烯树脂，特别是淤浆聚合超高分子量聚乙烯树脂。