[发明专利]一种强剪切挤出机的螺杆与料筒结构

说明书

一种强剪切挤出机的螺杆与料筒结构是在料筒内壁开有内齿结构，在螺杆与料筒内齿配合处未设置螺棱结构，在强剪切段的螺杆在料筒内旋转进行物料的输送和强剪切。本发明通过螺杆旋转实现螺杆螺棱断面与料筒内齿端面间的相对运动，实现了高分子链输送速度矢量变化，达到了对输送物料的强力剪切。

技术领域

本发明涉及一种挤出机的螺杆与料筒结构，尤其是一种用于高分子聚合物改性的强剪切挤出机的料筒与螺杆结构。

背景技术

高分子聚合物是当今不可或缺的材料，而用于特殊用途的改性高分子聚合物也越来越被市场需要。在改性高分子聚合物中，热熔胶是一种无毒无味，在加热后有流动性的热粘胶，它因粘结强度高、固化速度快而被广泛使用。目前，为了实现金属与非金属的粘接，接枝马来酸酐的聚烯烃热溶胶被生产出来。但现有的生产方法是用过氧化物引发高分子断链，从而接枝上马来酸酐来实现的。这种断链方式会造成热熔胶性能的缺陷，因此一种新型的强剪切力化学反映装置被构想出来。

公开号为CN113054A公开了一种“力化学反应器”。其借鉴了中国传统石磨与磨盘的原理，设计了可用于聚合物和填料的粉碎、混合、及力化学反应的磨盘形力化学反应器。该反应器在物料加工过程中可提供较大的挤压和剪切力，使物料受到各个方面的应力而破碎。实现了在力场技术下制备具有特殊功能和高性能的新材料。但由于该装置中磨盘半径的限制，磨盘转速受限，剪切行程有限，因此对物料的剪切效果有限。北京化工大学研制的CPJ75/135II串联式磨盘挤出机，利用与磨盘相似的原理，将大磨盘变为小磨盘且串联起来，获得了更好的基础效果，主要用于制取特殊高分子合金材料和高填充物料。

发明人先前申报的公开号为CN10356682A和CN104890215A的强剪切力化学反应器结合了“磨盘”结构和螺杆的“螺旋”结构,进一步提高了高分子聚合物热熔胶产品的性能，实现了连续生产。这种“螺旋式”剪切结构增加了物料流的剪切行程，使剪切更充分。但上述剪切结构对某些高分子材料进行挤出加工时，还存在接枝反应不充分，接枝率低等问题。

在通过力化学反应对高分子聚合物接枝改性时，最主要是实现高分子链的断裂，从而需要很强的剪切力，而高分子链只有在受很大的速度梯度时才能实现较强的剪切效果。因此，本发明根据剪切原理设计了一种新型的螺杆及料筒强剪切结构。涉及到本发明中，螺杆螺棱断面的旋转相当于刀片旋转，强剪切料筒的内齿及其流道相当于网栅，利用物料输送过程中较大的速度变化梯度来实现强力剪切。通过加长螺杆的段数增加物料剪切的次数，通过改变螺杆螺棱头数和料筒内齿齿数改变物料受到剪切的比率，通过改变螺杆螺棱断面与料筒内齿端面的距离改变物料收到的剪切力大小。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现较大剪切力，较高物料剪切率，并且能够使物料在运送过程中充分反应以实现接枝改性的强剪切挤出机的螺杆与料筒结构。

本发明的具体任务通过以下技术方案实现的。

一种强剪切挤出机的螺杆与料筒结构，包括螺杆螺棱和料筒螺槽结构；其特征在于：所述螺杆螺棱是螺旋线型结构，所沿轴向方向每60mm被20mm宽的料筒内齿间隔一次；所述料筒螺槽是螺线型或直线型结构，所沿轴线方向每60.25mm被19.5mm长的内齿隔断一次；所述螺杆螺棱和料筒螺槽的头数均为10，宽度分别为3mm和4mm，螺杆螺棱的高度与料筒螺槽的深度分别为4mm和2mm；若料筒开设螺旋槽，则料筒螺槽与螺杆螺棱的旋转方向相反，螺杆螺棱与料筒螺槽的断面形状均为等腰梯结构；料筒外径≥90mm。

进一步的附加技术特征如下。

所述强剪切挤出机的螺杆是由开设螺棱部分与料筒内齿隔断部分通过反向螺纹链接构成。

所述料筒的内壁开有斜齿时，斜齿的倾角为0度至30度，斜齿的旋向与螺杆螺棱的旋转方向相反。

所述螺杆螺棱部分外，螺杆与料筒的內齿部分构成配合结构，且配合间隙为0.2～0.3mm。