[发明专利]动态混合器

说明书

技术领域

本发明涉及一种动态混合器，主要应用于化纤行业熔体直纺工艺路线中，在线添加高助剂含量母粒熔体，并满足与纺丝主熔体混合均匀的要求；该发明也可用于其它行业，需要在高聚物熔体中添加助剂的领域，如塑料加工行业。

背景技术

随着近代高分子材料的出现，化纤、塑料及橡胶行业得到蓬勃发展，在这些行业的生产过程中都涉及到将几种物料均匀混合的生产环节，如助剂的添加，这些物料混合的均匀与否非常重要，直接关系到生产的稳定性以及产品质量的好坏。

当几种物料混合时，通常将用量较多的一种物料称之为主料，而用量较少的称之为辅料。由于种种原因，例如主料与辅料之间相容性较差、辅料容易产生团聚现象、或者主料粘度较大不利于辅料分散等，给辅料在主料中均匀分散制造了难度。

正因为如此，关于物料混合设备的研究非常之多，各种混合设备应运而生，比如各种高速旋转搅拌机、静态混合器、动态混合机、螺旋挤出机等。这些混合设备主要应用剪切使辅料在主料中分散，即强化剪切效果，很少有设备同时具有将辅料进行多级分配的效果。

比如高速旋转搅拌机、螺旋挤出机等，将团聚的辅料多次、强力剪切直至团聚物消失，最终分散均匀。不过该类设备有两方面弊端：一方面由于其强力剪切、捏合，对物料破坏性较大，比如螺旋挤出机容易导致高聚物树脂降解；另一方面应用局限性较大，比如高速旋转搅拌机，只适用中低粘度物料混合，不适用较高粘度物料混合，螺旋挤出机只是用于较高粘度物料混合，不适用中低粘度物料混合。

专利CN102160971A公开了一种动态混合器，包括物料混合装置，物料混合装置包括至少一个固定在中心转动轴上的动态混合元件和至少一个固定在外套筒内壁的静态混合元件，动态混合元件与静态混合元件之间左右交替设置，动态混合元件与静态混合元件上设置有连通物料混合装置左右两侧的通道。

聚合物加工过程中，分散混合一般是在一定应力场的流场中实现的，常见的流场有剪切流场和拉伸流场。现有技术的混合装置都是让熔体高频通过剪切窄间隙的高应力区，在很高的剪切速率下实现分散，通过提高转子的转速和熔体流过高应力区的频率、或减小流通间隙的大小就能实现高剪切流场。但是，剪切流场的分散效率远远小于拉伸流场，同时，为了提高剪切强度而设置的高应力区，使体系的黏性发热大大增加，能量的利用率低，而且容易导致熔体高分子链发生降解，致使熔体的性能下降，直接影响最终产品的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合效率高、能量利用率高、防止熔体性能下降的动态混合器，尤其适合黏度高的流体的均匀混合。

本发明的技术方案是：一种动态混合器，包括中心转动轴和中心转动轴外部的外套筒，在中心转动轴与外套筒之间设置有物料均混装置，所述物料均混装置包括沿中心转动轴轴线方向间隔设置的凸起结构，凸起结构的内圆与中心转动轴连接，凸起结构的外端部外凸，每个凸起结构的外端部与外套筒内壁之间的间隙沿轴线方向上逐渐变化。逐渐缩小后逐渐扩大或者逐渐扩大后逐渐缩小。所述凸起结构的外端部为凸起结构沿径向的外端部。

动态混合器工作时，物料进入物料均混装置内部，辅料以类似聚集的状态存在于主料中。随着中心转动轴的转动，辅料和主料的混合熔体从凸起结构的外端部与外套筒内壁之间的间隙通过。由于凸起结构具有厚度方向上外凸的端部，熔体的流动通道不断的缩小后放大。当熔体的流动通道缩小时，熔体被拉伸成很细的长条状，辅料和主料都被拉伸展开，使辅料良好的分散在主料中。当熔体的流动通道放大时，熔体又在放大的流动通道部分重新聚集。熔体经过反复多次的拉伸、聚集得到充分均匀的混合。

所述外套筒内壁与凸起结构对应的部位沿径向向外凹陷形成与凸起结构的外端部相配合的环形凹槽，每个凸起结构的外端部与凹槽之间的间隙沿轴线方向逐渐变化，优选每个凸起结构沿径向的外端部与凹槽之间的间隙沿轴线方向逐渐缩小后逐渐扩大。凹槽与凸起结构的半径比范围为1:1.1-5.0。

环形凹槽的设置能够改变熔体流动的轨迹，延长熔体通过凸起结构端部与环形凹槽间间隙的距离，延长熔体通过凸起结构端部与环形凹槽间间隙的时间，也就是延长熔体拉伸状态的时间，提高对熔体的拉伸效果，进而提高混合效果。

所述凸起结构的外端部被经过轴线的平面所截的轮廓为弧形、梯形、三角形中的一种，所述凹槽被经过轴线的平面所截的轮廓为弧形、梯形、三角形中的一种，优选都为弧形，且弧形的曲率半径不同。以保证在凹槽与凸起结构之间的间隙逐渐变化。