用于從含彈性體媒介物中脫除揮發(fā)性組分的方法及用于該方法的脫氣裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于對(duì)含彈性體媒介物(具體諸如彈性體溶液及分散系)進(jìn)行脫氣的方法以及用于實(shí)施所述方法的脫氣裝置(1)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種從含彈性體媒介物（具體諸如彈性體溶液及分散系）中脫氣的方 法以及用于實(shí)施該方法的脫氣裝置。
技術(shù)介紹
擠壓法是一種在制備、處理及加工聚合物過程中經(jīng)常采用的方法。在此及在下文 中，按擠壓法理解為在單軸或多軸擠壓器中處理媒介物。 在聚合物的制備過程中，擠壓法在脫除含聚合物媒介物中的揮發(fā)性組分（諸如 單體、低聚體以及助劑和溶劑材料）方面具有工業(yè)實(shí)用性（，S. 192 bis 212, = Klemens Kohlgrilber. Twin-Screw Extruders, Hanser Verlag Milnchen 2007 (, 第 192-212頁(yè)， = Klemens Kohlgrilber，《雙螺桿擠壓器》，慕尼黑漢薩出版社，2007年））。 此外，視情況可在擠壓期間諸如通過對(duì)官能團(tuán)進(jìn)行接枝或改性或者通過有目標(biāo)地控制分子 量的增加或減少對(duì)分子量進(jìn)行修正來(lái)實(shí)現(xiàn)聚合物的化學(xué)改性，或者還可例如通過混入添加 劑來(lái)封裝聚合物。 擠壓器的優(yōu)越性卻存在以下缺陷：尤其在擠壓器中常作為處理元件使用的螺桿元 件的凸頂會(huì)將大量能量消散到待擠壓的含聚合物媒介物中，導(dǎo)致強(qiáng)烈的局部過熱。這種局 部過熱可能導(dǎo)致產(chǎn)物受損（例如氣味、色澤或化學(xué)成分的改變）或者導(dǎo)致產(chǎn)物中產(chǎn)生非同 質(zhì)成分，如膠粒或微粒。 例如，W02009/153000A在第22頁(yè)第7行至第24頁(yè)第25行描述了歸因于局部過 熱的各種聚合物損傷類型。 特別例如聚丁二烯（BR)、天然橡膠（NR)、聚異戊二烯（IR)、丁基橡膠（HR)、氯丁基 橡膠（CIIR)、溴丁基橡膠（BIIR)、苯乙烯-丁二烯橡膠（SBR)、聚氯丁烯（CR)、丁二烯-丙 烯腈橡膠（NBR)、部分氫化丁二烯-丙烯腈橡膠（HNBR)以及乙烯-丙烯-環(huán)戊二烯三元共 聚物（EPDM)類橡膠在過高溫度下容易交聯(lián)并膠凝，導(dǎo)致由此所制備產(chǎn)物的機(jī)械性能大幅 度降低。在使用氯丁基橡膠和溴丁基橡膠以及氯丁橡膠的情況下，高溫會(huì)導(dǎo)致分別釋放腐 蝕性氯化氫或溴化氫，其轉(zhuǎn)而催化聚合物的進(jìn)一步分解。 聚合物發(fā)生任何損壞的反應(yīng)速率取決于溫度并且可利用阿侖尼烏斯公式描述反 應(yīng)速率常數(shù)k (T): k(T) = A*exp(_EA/(R*T))。 在該等式中，k表示反應(yīng)速率常數(shù)，T以K為單位表示絕對(duì)溫度，A表示頻率因數(shù)， EA以J/mol為單位表示活化能且R以X/(mol*K)為單位表示普適氣體常數(shù)。 因此，用于擠壓含聚合物媒介物的方法通常還應(yīng)從能量角度設(shè)計(jì)成盡量減小平均 溫升并避免出現(xiàn)局部溫度峰值，例如根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在具有常規(guī)的Erdmenger (埃德門格氏） 螺桿型線的螺桿元件的凸頂可能會(huì)出現(xiàn)的這種溫度峰值。 尤其對(duì)于從含聚合物媒介物中脫除揮發(fā)性組分而言，例如溶劑殘留物或水，根據(jù) 螺桿的幾何形狀還有益于達(dá)到高度表面更新，有利于脫除揮發(fā)性組分。 在現(xiàn)有技術(shù)中存在諸多解決這類問題的解決方案。 DE 1 180 718 A披露了一種具有單頭式處理元件或螺桿元件的雙軸螺桿機(jī)。在剖 視圖中，螺桿元件的外輪廓由圓弧組成。處于旋轉(zhuǎn)方向的主動(dòng)翼面包括由三段圓弧組成的 外輪廓，其中點(diǎn)位于螺桿元件的外徑或其縱軸線上。其缺陷在于，螺桿元件在調(diào)節(jié)作用于待 處理物料的剪切和/或拉伸流動(dòng)方面的靈活性甚微。 W02009/152968和W02011/039016披露了用于擠壓器的處理方法，具體為螺桿元 件，所述處理元件由于其加工成圓形而造成輸入含聚合物媒介物的能量較少。 EP 1 617 985 Al披露了一種用于從雙峰聚烯烴脫氣的處理系統(tǒng)及方法。在該處 理系統(tǒng)中相繼設(shè)有兩個(gè)同向平行的雙軸擠壓器，其中從傳輸方向所視的第二擠壓器包括用 于使待處理聚烯烴脫氣的脫氣區(qū)。在這種處理系統(tǒng)的缺陷在于，脫氣性能較低，由此在不理 想揮發(fā)性組分的脫氣水平不高。 EP 0861717 Al披露了一種用于加工強(qiáng)放氣物料的方法及系統(tǒng)。擠壓裝置包括主 擠壓器以及在側(cè)面通至該主擠壓器的兩個(gè)副擠壓器，從而在主擠壓器的蒸發(fā)區(qū)中產(chǎn)生的氣 流至少分為三路分流，這些分流再?gòu)臄D壓器排出。 EP 1 127 609 A2公開了一種用于利用捏合機(jī)從含聚合物媒介物中脫除揮發(fā)性組 分的方法。在該方法中，通過捏合機(jī)的壁部引入部分能量并用于蒸發(fā)溶劑。此外，通過捏合 機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線引入作為機(jī)械能的能量。通過捏合機(jī)引入機(jī)械能很大程度上取決于產(chǎn)物的粘 性，這大幅度降低了工業(yè)應(yīng)用的方法靈活性，由此降低其吸引力。 EP 1 165 302 Al公開了一種用于塑料的脫氣的裝置及方法，該裝置具有后部脫 氣區(qū)以及多個(gè)沿送料方向的脫氣區(qū)，這些脫氣區(qū)在真空下工作，需要真空來(lái)獲得揮發(fā)性組 分的低殘留。 在"Process Machinery"，Teil I und II，.祕(mì)勤2 und April 2000 ;Autor:CG. Hagberg(《加工機(jī)械》第I部及第II部，2000年3月和4月，作者：CG.Hagberg)以及 TO2010/031823A和PCT/EP2011/054415中公開了利用閃發(fā)器及一個(gè)或多個(gè)擠壓器橡膠溶 液直接脫氣的方法。 US 4, 055, 001公開了一種用于在干燥過程中利用超聲波發(fā)生器制備聚合物的方 法，如制備含水量低于0. 1重量％的丁基橡膠。然而，由超聲波所致的剪切應(yīng)力極高，而不 利于大規(guī)模采用。 US 2001/056176 Al公開了一種用于濃縮橡膠溶液的單步方法。根據(jù)此方法，橡膠 溶液利用水蒸氣受熱，從而通過在真空下脫氣實(shí)現(xiàn)一步除去現(xiàn)有溶劑，并由此產(chǎn)生白色粉 末。US 2001/056176 Al由此在低蒸汽壓下需大量蒸汽流用于脫除揮發(fā)性成分并導(dǎo)致粉末 中包含多余的額外水分。EP0764076A披露了用于處理聚合物熔體的螺桿元件，所述螺桿元 件通過擠壓器操作中的非對(duì)稱幾何形狀在低溫下同樣利于對(duì)這種熔體進(jìn)行動(dòng)態(tài)捏合。 然而，上述解決方案無(wú)法應(yīng)用或改進(jìn)用于擠壓含彈性體媒介物的方法。 PCT/EP2012/069201披露了一種用于使含聚合物媒介物（具體包括聚合物熔體、 聚合物溶液及分散系）脫氣的方法以及用于實(shí)施上述方法的脫氣裝置，其中螺桿的幾何形 狀須滿足特定的幾何要求，才能取得更佳的脫氣效果。該專利技術(shù)基于該目的提供了一種用 于從含彈性體媒介物中脫除揮發(fā)性組分的方法，該方法可將高度脫氣與彈性體高產(chǎn)量相結(jié) 合，同時(shí)造成較低的揮發(fā)性組分的殘余含量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提出一種裝置，該裝置特別適用于從含聚合物媒介物中脫除揮發(fā) 性化合物并且包括至少一個(gè)擠壓器，該擠壓器轉(zhuǎn)而至少包括： ?-個(gè)殼體及η個(gè)伴有相應(yīng)孔徑Dn的殼孔B n，其中η為2至16的整數(shù)，特別優(yōu)選 為2至12,尤其優(yōu)選為2至8,進(jìn)一步優(yōu)選為2,其中殼孔互相貫通并優(yōu)選呈平行排布。 · η個(gè)可同向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的軸Wn，這些軸分別同心布置于其中一個(gè)殼孔心內(nèi)、分別包 括旋轉(zhuǎn)軸4且分別至少配有一個(gè)處理元件，其橫截面型線沿圓周包括： -m個(gè)關(guān)于處理元件的橫截面型線徑向延伸至軸Wn的旋轉(zhuǎn)軸An的相對(duì)最高點(diǎn)R m_ n，其中m為1至16的整數(shù)，優(yōu)選為1至8,特別優(yōu)選為1、2、3或4,尤其優(yōu)選為1、2或3,進(jìn) 一步優(yōu)選為2或3,此外至少一個(gè)相對(duì)最高點(diǎn)R m_ n為關(guān)于處理元件的橫截面型線徑向延伸 至軸1本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種包含至少一個(gè)擠壓器的裝置，該擠壓器至少具有：·一個(gè)殼體及n個(gè)具有相應(yīng)孔徑Dn的殼孔Bn，其中n為2至16的整數(shù)，特別優(yōu)選為2至12，尤其優(yōu)選為2至8，進(jìn)一步優(yōu)選為2，并且其中所述殼孔互相貫通并優(yōu)選呈平行排布·n個(gè)優(yōu)選能同向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的軸Wn，所述軸分別同心布置于所述殼孔Bn中的一個(gè)殼孔內(nèi)，所述軸分別具有旋轉(zhuǎn)軸線An且分別配有至少一個(gè)處理元件，所述處理元件的橫橫截面型線沿周向具有：?m個(gè)在所述處理元件的所述橫截面型線至所述軸Wn的旋轉(zhuǎn)軸線An的徑向延伸方面的相對(duì)最大值Rmmax?n，其中m為1至16的整數(shù)，優(yōu)選為1至8，特別優(yōu)選為1、2、3或4，尤其優(yōu)選為1、2或3，進(jìn)一步優(yōu)選為2或3，其中，此外至少一個(gè)所述相對(duì)最大值Rmmax?n為在所述處理元件的所述橫截面型線至所述軸Wn的旋轉(zhuǎn)軸線An的徑向延伸方面的所述徑向延伸的絕對(duì)最大值Rmax?n，其中對(duì)Rmax?n適用：Rmax?n<＝(Dn/2)·至少一個(gè)進(jìn)料區(qū)·一個(gè)或多個(gè)脫氣區(qū)，所述脫氣區(qū)分別包含至少一個(gè)脫氣孔，所述脫氣孔適用于揮發(fā)性組分從含彈性體媒介物排出所述擠壓器·至少一個(gè)卸料區(qū)其中所述擠壓器具有作為處理元件的螺桿元件SE，所述螺桿元件設(shè)計(jì)成至少滿足下列條件：S1)分別同心布置于互相貫通的相鄰殼孔Bn及Bn+1中的兩個(gè)能旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的所述軸的所述螺桿元件的型線之間的自由間距ASE在所述橫截面型線中在所述軸同向旋轉(zhuǎn)360°時(shí)為：i)0.001至0.2AD，其中AD是兩個(gè)彼此相鄰的能旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的所述軸的所述旋轉(zhuǎn)軸線的間距ii)具有至少一個(gè)絕對(duì)最小值A(chǔ)minSE及絕對(duì)最大值A(chǔ)maxSE，其中AmaxSE≥1.5AminSE，優(yōu)選≥5.0AminSE且尤其優(yōu)選≥10.0AminSE。...

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：漢斯因戈?duì)柗颉けＡ_，約爾格·基希霍夫，烏多·維斯納，盧克·蒂默曼斯，尼古拉·迭爾廷斯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：朗盛國(guó)際股份公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：瑞士;CH