[发明专利]一种用于双环戊二烯聚合反应的管材连续挤出装置及工艺

权利要求书

1.一种用于双环戊二烯（简称DCPD）聚合反应的管材连续挤出装置，该装置包括混合头（1）、注射口（2）、口模（4）和芯棒（5），其特征在于：设置三段介质环路控制装置的温度，分别是隔热介质环路（12）、加热介质环路（11）和冷却介质环路（10）；隔热介质环路（12）的作用是防止其右端的热量传递到左端；后两段的作用是当DCPD混合原料（13）由注射口（2）进入模腔时，受到加热介质环路（11）的加热发生反应凝胶，经冷却介质环路（10）冷却固化成型，而后退出模腔；芯棒（5）的温度由中心空腔（9）通以载温流体介质控制，由通道（6）流入中心空腔（9）最右端，再由中心空腔（9）左端出口流出；模腔尾部设置金属圆柱环（8），由牵引装置（7）牵引其向右运动并且可以对其施加向左或向右方向的力，所述金属圆柱环（8）的作用是在装置开启阶段保持低粘度液态DCPD混合原料（13）在模型内不流失，随着DCPD混合原料（13）注入配合向右移动，直至原料凝胶、固化成型；所述金属圆柱环（8）与DCPD混合原料（13）接触处设计为矩形齿状，DCPD混合原料（13）固化后与金属圆柱环（8）相互咬合，再由所述牵引装置（7）引曳拉出固化成型的管材；所述牵引装置（7）的牵引力的大小和方向、混合头（1）的注射压力由控制器（3）协调控制。

2.根据权利要求1所述的管材连续挤出装置，所述三段介质环路的介质为载热流体，如水、热油等；所述隔热介质环路（12）介质温度为22℃，该利于温度下保持DCPD混合原料（13）中的催化剂活性；所述加热介质环路（11）介质温度高于冷却介质环路（10）介质温度10℃~20℃；所述中心空腔（9）载温流体介质温度与冷却介质环路（10）介质温度相同；所述的温度都由控制器（3）控制。

3.根据权利要求1所述的金属圆环（8），其一端以所述的矩形齿状为截面绕中心轴形成不完整的环槽，不完整的环槽可便于清理固化的DCPD原料，以便下一周期重复使用金属圆环（8）。

4.基于权利要求1所述的DCPD聚合反应的管材连续挤出装置的成型工艺，其特征在于：模腔中的DCPD混合原料（13）分三段进行温度控制，分别是隔热介质环路（12）、加热介质环路（11）和冷却介质环路（10），控制加热介质环路（11）和冷却介质环路（10）之间形成稳定的温差，以衔接DCPD从吸热引发反应到被冷却定型两个过程，加热介质环路（11）和中心空腔（9）之间也需控制形成稳定的温差，使DCPD管材从外管壁向内管壁的方向反应，保证外管壁的表面质量；在挤出过程中，为确保DCPD液相（131）、固液相（132）和固相（133）的连续性，控制器（3）对混合头（1）混合压力和牵引装置（7）的牵引力进行协调控制，保证DCPD混合原料（13）形成一定压力并且匀速连续挤出；具体工艺步骤实施如下：

步骤1：反应体系主要包括钨、钼基为主的催化剂和DCPD，催化剂与DCPD比列为800:1~1400:1，整个体系分为A、B两组分，体系温度维持在22℃左右；

步骤2：隔热介质环路（12）通22℃的流动介质，加热介质环路（11）通75℃的流动介质，冷却介质环路（10）和中心空腔（9）通55℃的流动介质，使口模（4）三段温度维持在22℃、70℃、50℃左右，芯棒温度维持在50℃左右；

步骤3：金属圆柱环（8）堵在模腔内，其左端应与加热介质环路（11）右端对齐或者位于中间，可根据挤出速度和温度来调整；牵引装置（7）首先对所述金属圆柱环（8）起夹持作用，等待DCPD混合原料（13）的注入；

步骤4：启动阶段，待装置温度稳定后，A、B组分经过注射机过滤、按1:1计量，然后高压泵送至混合头（1）对撞混合形成DCPD混合原料（13）并经注射口（2）注入模腔，对撞混合压力为5~6MPa；混合后经注射口（2）注入模腔，形成对DCPD混合原料（13）向右的推力F₁₅，牵引装置（7）对所述金属圆柱环（8）施加向左的相反相等的牵引力F₁₄，以形成背压，使DCPD混合原料（13）充满模腔并保持连续性；

步骤5：所述金属圆柱环（8）在牵引装置（7）的牵引下匀速向右移动，在加热介质环路（11）区域，DCPD混合原料（13）受热引发聚合反应，原料凝胶并逐渐固化成型管材，与模腔壁的摩擦力f逐渐增大，在此变化过程中，控制器（3）应控制牵引装置（7）对金属圆柱环（8）施加的所述牵引力F₁₄，使所述推力F₁₅、所述摩擦力f与所述牵引力F₁₄三力之和为零，进而DCPD混合原料（13）匀速稳定向右移动；在DCPD混合原料（13）固化后，其与金属圆柱环（8）的矩形齿状结构咬合，便于牵引固化的DCPD混合原料（13）；

步骤6：稳定挤出阶段，当所述金属圆柱环（8）被完全推出模腔后，DCPD混合原料（13）在模腔内形成稳定的三相，液相（131）、固液相（132）和固相（133），固相（133）即为固化成型的管材，在冷却介质环路（10）区域进一步固化并且将反应放出的大量热量带走，避免发生过热和爆聚，最终达到出模温度；此时，固相（133）代替了所述金属圆柱环（8）的作用，而且固相（133）与模腔壁的摩擦力基本稳定，此时设置牵引装置（7）对固相（133）的牵引力F₁₄向右并且为定值，保持管材的连续挤出成型；

步骤7：通过切割装置将所述金属圆柱环（8）从固相（133）上切断，并清理残余的DCPD固相，以备下一次启动装置使用；由于所述金属圆柱环（8）与固相（133）咬合的结构是不完整环槽，使清理工作十分方便。