[实用新型]TPU灌注机混合头B组分管路强加热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及热塑性聚氨酯弹性体生产制造设备的结构改进技术，尤其是TPU灌注机混合头B组分管路强加热装置。

背景技术

TPU是英文名称Thermoplastic polyurethanes的简称，中文名称为热塑性聚氨酯弹性体。它是一种由低聚物多元醇软段与二异氰酸酯-扩链剂硬段构成的线性嵌段共聚物，其中的低聚物多元醇主要包括聚酯多元醇和聚醚多元醇两大类，二异氰酸酯是以MDI为主，还有TDI、IPDI、HDI等。TPU是弹性体中比较特殊的一大类，它的硬度范围很宽，即60HA-85HD，性能范围宽泛，是介于橡胶和塑料的一类高分子材料，具备耐磨、耐油、透明、弹性好、强度高等特性，广泛应用于生活用品、工业用品、体育用品、医疗卫生、装饰材料和军用物资等领域。

TPU的工业生产合成过程一般是通过灌注机将二异氰酸酯，即也称A组分、聚酯多元醇或聚醚多元醇，也称B组分，低聚物二醇扩链剂，也称C组分三组分主要原料分别计量灌注、高速混合进入反应型双螺杆挤出机，反应挤出形成高分子化合物，然后经水下冷却切粒而成。

在常用的一步法聚合生产TPU设备中，TPU原料灌注机B组分温度通常在80～90℃，与A、C组分粘度差异较大，存在以下缺陷：

1、B剂在80～90℃下粘度大约150～1400mPa.s/80℃，远高于A、C剂粘度mPa.s/50℃，粘度差异较大导致快速混合分散不够均匀；

2、A、B、C组分为TPU聚合的三大主要原料，混合分散不均匀会导致后续反应聚合物分子结构中软硬段的不均匀，各分子熔点差异就会给后续熔融挤出、流延或注塑加工带来“晶点”和“不熔颗粒”的瑕疵，影响制品品质。

灌注机将三组分原料储存在一定温度下保温，以保持三种原料在液体状态，然后通过质量流量计输送至高速混合头，瞬间高速混合后进入反应型双螺杆挤出机。灌注机三组分原料的储存条件分别是：如纯MDI A组分异氰酸酯40℃～60℃，此温度下MDI的粘度大约在5mPa.s/50℃，B组分聚酯多元醇或聚醚多元醇80℃～90℃，此温度下以聚酯多元醇PBA1000为例，粘度大约150mPa.s/80℃；此温度下聚酯多元醇PBA2000的粘度大约600mPa.s/80℃；此温度下聚酯多元醇PBA3000的粘度大约1400mPa.s/80℃；同类结构的聚酯多元醇分子量越大则相同温度下粘度越高；如1,4-丁二醇BDOC组分扩链剂40℃～60℃，此温度下BDO的粘度不高于50mPa.s/50℃。混合头就是将此三种不同温度和粘度的液体物料快速混合，此混合是一个物理过程，混合的机理就是在整个系统的全部体积内的各组分在其基本单元没有发生本质变化的情况下的细化和分布过程，混合的目的是使原来两种或两种以上各自均匀分散的物料从一种物料按照可接受的概率分布到另一种物料中去，以便得到组成均匀的混合物。但混合物料的状态与分子扩散程度是相关的，有气体与气体的混合、液体与液体的混合、固体与固体的混合，相对而言，气体与气体混合分子扩散速度最快，其次是液体与液体的混合，固体与固体混合时，分子扩散速度极慢。而同样是液体与液体混合，粘度高低也决定着混合分散程度，低粘度液体之间相对更容易混合均匀。

上述三组分中A组分MDI的粘度大约在5mPa.s/50℃，B组分聚酯多元醇或聚醚多元醇以常用的PBA2000为例粘度大约600mPa.s/80℃，C组分扩链剂以1,4-丁二醇BDO为例粘度不高于50mPa.s/50℃。三组分粘度差异较大，有粘度接近水一样的MDI，也有粘度粘稠的聚酯多元醇，粘度差异较大势必影响混合分散程度。

三组分灌注混合器中的搅拌器是一个螺纹陀螺式结构元件：搅拌器长835mm、顶部直径380mm、底部直径250mm、螺纹深5.5mm，搅拌器转速1000～3300rpm变频可调，垂直安装，外护保护套，物料经过此垂直搅拌器时间仅约0.1秒。