[发明专利]超临界流体微爆解缠聚合物高性能化加工工艺及装备

权利要求书

1.超临界流体微爆解缠聚合物高性能化加工工艺，其特征在于：

第一步，干燥物料：将物料里面的非结合水全部蒸发掉；

第二步，低温高压浸渍：将干燥后的物料通过计量系统加入到浸渍釜中，并由超临界流体注入系统加入超临界CO2，浸渍釜内环境保持在超临界点，待注入足量的超临界流体后，立即密封浸渍釜，使物料在超临界流体的浸渍环境中浸渍2-6小时，以确保物料内完全浸入超临界流体；

第三步，加热微爆：将浸渍后的原料引入熔融挤出机内，在熔融挤出机内使原料升温到粘流态，在升温过程中应始终保持单位质量物料所占用的空间不变；待所有物料均达到粘流态后，引导物料从较小的空间快速进入一个较大的空间，利用超临界流体汽化体积膨胀的瞬间撑开初级粒子，使初级粒子解缠；微爆后的物料在螺杆中继续向机头流动；

第四步，混炼排气：微爆后的熔体在混炼过程中进行排气，主要通过机械排气方式将物料中的气体挤压出去，由于分子间存在气隙，在机械挤压过程中分子链继续变形，且由于气隙的气体均匀流动促进分子链展开，同时，通过螺杆的混合作用促进不同单分子链间发生缠结，避免单分子链自身再次回复到初级粒子；

第五步，叠层挤出：在排气完成后对物料建立压力，并利用层叠器的拉伸取向作用将分子链拉伸取向、叠层，增强PVC物料内分子链的有序性，挤出后的熔体直接用于制品制造，或挤出造粒后再用于制品制造。

2.根据权利要求1所述的超临界流体微爆解缠聚合物高性能化加工工艺，其特征在于：第二步浸渍过程中可采用辅助搅拌措施以优化浸渍效率，搅拌措施可选用机械搅拌法或超声波法。

3.根据权利要求1所述的超临界流体微爆解缠聚合物高性能化加工工艺，其特征在于：物料从小空间到大空间微爆，将物料引入一个过渡管路，此过渡管路中物料的流动方向应平行于重力方向向下，防止物料微爆后由于仍处于粘流态而导致物料塌陷、分子链部分回弹，同时，平行于重力方向向下可为后续微爆的物料腾出空间并保持连续性，此措施微爆段进料量与出料量由与其相邻的双阶螺杆的物料输送量控制。

4.根据权利要求1所述的超临界流体微爆解缠聚合物高性能化加工工艺，其特征在于：物料从小空间到大空间微爆，改变螺杆的槽深和导程使单位质量的物料所占用的空间急速变大，通过改变机筒轴向的粗糙度提高微爆段出料处的物料输送速度。

5.超临界流体微爆解缠聚合物高性能化加工装备，其特征在于：包括干燥系统、浸渍系统、微爆系统、排气挤出系统和温控系统，所述浸渍系统包括计量进料设备、超临界流体注入系统、浸渍釜、气力输送部件和换气部件；所述微爆系统包括计量进料部件、微爆部件等；所述挤出系统包括混炼排气一体挤出机、层叠器、切料设备；微爆系统和挤出系统采用双阶式挤出机的排列形式，干燥系统的出料口通过计量进料设备向浸渍釜进料口注入物料，超临界流体注入系统与浸渍釜进气口通过电磁阀相连，电磁阀控制其联通状态；两浸渍釜间通过过滤器、电磁阀、空气压缩机等基本元件相连，电磁阀安装于过滤器与空气压缩机之间，空气压缩机与每一个浸渍釜间都安装有电磁阀和过滤器；浸渍釜出料口接有电磁阀，并通过气力输送管路与计量进料部件相连，物料通过气体推动及安装于熔融挤出机进料口处的计量进料部件的共同作用进入熔融挤出机；熔融挤出机的加热冷却部件严格控制进料口处及其邻近机筒的温度；熔融挤出机的机头与混炼排气挤出机的口通过微爆管路相连，所述微爆管路的主体轴线与重力方向平行，且混炼排气挤出机的进料口应低于熔融挤出机的出料口；混炼排气挤出机的机头部位安装有层叠器，层叠器另一端与切粒设备相连，切好的粒料通过风冷腔快速风冷后进入集料装置。

6.根据权利要求5所述的超临界流体微爆解缠聚合物高性能化加工装备，其特征在于：超临界流体为超临界CO2、H2、N2或水蒸气。

7.根据权利要求5所述的超临界流体微爆解缠聚合物高性能化加工装备，其特征在于：换气部件主要包括气流流通管道、过滤器、电磁阀、双向空气压缩机，过滤器主要用于在抽提/交换CO2时，防止PVC物料进入空气压缩机，优选采用多级过滤方式的过滤器，提升过滤效果；空气压缩机主要用于将浸渍完成后多余的大部分CO2抽提到另外的浸渍釜内，减少超临界CO2的浪费。

8.根据权利要求5所述的超临界流体微爆解缠聚合物高性能化加工装备，其特征在于：气力输送部件利用浸渍釜内未完全提取且未浸渍进物料内的CO2作为驱动气体，带动釜内物料沿气力输送管路运动，配合计量进料部件将釜内物料送入混炼挤出机。