一种聚合反应容器、聚合设备及其聚合方法

技术领域

本发明属于胶体聚合领域，尤其是一种聚合反应容器、聚合设备及其聚合方法。

背景技术

市售粉体或者颗粒状水溶性高分子，如丙烯酸(盐)的均聚物和共聚物、丙烯酰胺的均聚物和共聚物、二甲基二烯丙基氯化铵的均聚物和共聚物、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的均聚物和共聚物等，均是采用自由基引发聚合制得的；其主流生产工艺包括配料、引发聚合、胶块切块、造粒、干燥和研磨筛分等步骤。这类聚合反应在水溶液中进行，在一定温度下一定浓度的单体水溶液物料经过自由基引发剂引发后快速聚合并放出大量反应热，带来体系温度快速上升；上述聚合反应所得到的反应产物一般是不能流动、具有相当强度的、但在压力下可以变形的凝聚态胶块，后者可以采用挤压切割法或者旋转刀片切割法进行切块和造粒。

为了实现胶块从聚合反应器中顺利取出，现有技术采用具有出料大开口的反应釜或者在半开放式的橡胶带后者金属托盘里进行上述聚合反应。在出料大开口反应釜中进行上述聚合反应时，为了保证反应釜内不超温，同时产物胶块能够在压力下被挤出反应釜，物料的配置浓度不能太高；这样限制了设备的产能并增加了后续干燥的能耗。在橡胶带或者金属托盘内进行上述聚合反应时，尽管不用担心超温问题，但是如果物料浓度高所得到的产物胶块强度太大，将导致对胶块的切割加工变得十分困难。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种聚合反应容器、聚合设备及其聚合方法，以解决背景技术所涉及的问题。

本发明提供一种聚合反应容器，包括：

固定器壁链带，由多个规格一致的固定器壁链节或固定器壁链接环绕一周形成；所述固定器壁链节由至少两个固定器壁并排组成；所述固定器壁为两端开放筒状结构；

橡胶块链带，设置在所述固定器壁链带下表面，采用可分离连接方式密封嵌合的固定器壁链带下端面；所述橡胶块链带包括刚性传输带，和分布在所述刚性传输带外表面、可嵌合于所述固定器壁下端面的多个橡胶块；

当所述橡胶块链带嵌合在所述固定器壁链带下端面时，形成多个上部开口的聚合反应容器。

优选地或可选地，所述聚合反应容器的槽体容积为1-3000ml。

优选地或可选地，所述橡胶块形状为台形结构。

本发明还提供一种聚合设备，所述聚合设备的反应物为单体水溶液，产物为凝聚态聚合胶块；所述聚合设备包括：

机架；

聚合反应容器主带，包括安装在所述机架上的前辊和后辊，与所述前辊或/和后辊传动连接的驱动电机，以及套装在所述前辊和后辊上的固定器壁链带；所述固定器壁链带由多个规格一致的固定器壁链节或固定器壁链接环绕一周形成；所述固定器壁链节由至少两个固定器壁并排组成；所述固定器壁为两端开放筒状结构；

聚合反应容器副带，设置在所述固定器壁链带下表面、位于所述前辊和后辊之间的两个副辊，套装在两个副辊上、且可与所述固定器壁链带下表面密合连接的橡胶块链带；所述橡胶块链带包括套装在两个副辊之间的刚性传输带，以及分布在所述刚性传输带外表面、可嵌合于所述固定器壁下端面的多个橡胶块；

所述驱动电机驱动前辊或/和后辊转动，前辊或/和后辊带动固定器壁链带或固定器壁链带上的链条转动，从而驱动固定器壁链带呈环绕运动；同时，所述橡胶块嵌合在所述固定器壁底部形成聚合反应容器，并迫使所述橡胶块链带同步运动。

优选地或可选地，所述聚合反应容器的单个槽体容积为1-3000ml；

优选地或可选地，橡胶块形状为台形结构。

优选地或可选地，两个副辊之间还设置有多个托辊，保证所述橡胶块链带嵌合在所述固定器壁链带下端面。

优选地或可选地，沿着所述固定器壁链带的周向依次划分为上料段、引发反应段、保温段、卸料段和清洗段；

所述上料段、引发反应段和保温段位于固定器壁链带、橡胶块链带相互贴合区域。

优选地或可选地，在所述上料段上方设置有反应起始物注料装置，适于向所述聚合反应容器中进行反应起始物注料；

在所述卸料段设置有卸料装置，所述卸料装置包括设置在所述固定器壁链带上方、适于推动产物沿着固定器壁内壁向下运动的顶杆机构，以及设置在所述固定器壁链带下方的传输装置；

在所述清洗段设置有清洗装置。

优选地或可选地，所述引发反应段和保温段安装有保温罩。

本发明还提供一种基于所述的聚合设备的聚合方法，包括：

配置带式聚合设备；在上料段、引发反应段和保温段，所述橡胶块链带嵌合在所述固定器壁链带下端面，形成多个上部开口的聚合反应容器；

在上料段，向所述聚合反应容器进行反应起始物注料；

在引发反应段，在引发剂作用下剧烈反应，产物在聚合反应容器中成型；

在保温段，聚合反应继续进行直至充分完成；

在卸料段，通过机械力和顶杆机构将与固定器壁四周内壁贴合的凝聚态聚合胶块顶出聚合反应容器，凝聚态聚合胶块落到传输带上；

在清洗段，对聚合反应容器内部进行冲洗清洁。

本发明涉及一种聚合反应容器、聚合设备及其聚合方法，相较于现有技术，具有如下有益效果：

1、本发明中的聚合反应容器采用多个固定器壁组装形成链带，在所述固定器壁链带下表面设置橡胶块链带，采用可分离连接方式密封嵌合的固定器壁链带下端面，形成多个上部开口的聚合反应容器，利用该聚合反应容器得到的反应产物胶块已经是尺寸定型的小胶块，可以省却切块工艺，甚至可以省却造粒工艺。

2、本发明中的聚合设备通过驱动电机驱动前辊或/和后辊转动，前辊或/和后辊带动固定器壁链带转动，从而驱动固定器壁链带呈环绕运动；同时，所述橡胶块嵌合在所述固定器壁底部形成聚合反应容器，并迫使所述橡胶块链带同步运动，实现固定器壁链带和橡胶块链带的自动连接和分离，方便反应起始物注料和凝聚态聚合胶块下料。

3、本发明中的聚合方法基于聚合设备，实现自动上料段、引发反应、保温聚合、卸料和清洗，实现聚合反应的连续化生产。

综上，本发明中的聚合设备特别适应于自由基引发的、物料浓度高、聚合热量大和胶块强度高的聚合设备，本发明的聚合设备可以使上述聚合物生产厂节省大量的胶块切割和/或造粒用电力和干燥用热力，对于节能减碳事业十分有意义。

附图说明

图1是本发明中聚合设备的结构示意图。

图2是本发明中聚合设备的侧面示意图。

图3是本发明中固定器壁链节的结构示意图。

图4是本发明中固定器壁链带的结构示意图。

图5是本发明中聚合反应容器副带的结构示意图。

附图标记为：

100、机架；

200、聚合反应容器主带；210、前辊；220、后辊；230、驱动电机；240、固定器壁链带；241、固定器壁链节；242、链条；2411、固定器壁；

300、聚合反应容器副带；310、副辊；320、托辊；330、橡胶块链带；331、刚性传输带；332、橡胶块；

410、上料段；420、引发反应段；430、保温段；440、卸料段；441、顶杆机构；442、传输装置；450、清洗段；451、清洗装置。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

参阅附图1至5，一种聚合设备，包括：机架100、聚合反应容器主带200和聚合反应容器副带300。

参阅附图1，所述聚合反应容器主带200包括安装在所述机架100上的前辊210和后辊220，与所述前辊210或/和后辊220传动连接的驱动电机230，以及套装在所述前辊210和后辊220上的固定器壁链带240；参阅附图3、附图4，所述固定器壁链带240由多个规格一致的固定器壁链节241或固定器壁2411链接环绕一周形成；所述固定器壁链节241由至少两个固定器壁2411并排组成；所述固定器壁2411为两端开放筒状结构。所所述驱动电机230驱动前辊210或/和后辊220转动，前辊210或/和后辊220带动固定器壁链带240或固定器壁链带240上的链条242转动，从而驱动固定器壁链带240呈环绕运动。

参阅附图5，所述聚合反应容器副带300设置在所述固定器壁链带240下表面、位于所述前辊210和后辊220之间的两个副辊310，套装在两个副辊310上、且可与所述固定器壁链带240下表面密合连接的橡胶块链带330；所述橡胶块链带330包括套装在两个副辊310之间的刚性传输带331，以及分布在所述刚性传输带331外表面、可嵌合于所述固定器壁2411下端面的多个橡胶块332。固定器壁链带240呈环绕运动的同时，所述橡胶块332嵌合在所述固定器壁2411底部形成聚合反应容器，并迫使所述橡胶块链带330同步运动。

在进一步实施例中，所述聚合反应容器的槽体容积为1-3000ml，优选地为15-1500ml，更优选为100-1000ml。实现对反应产物胶块大小的控制，可以省却切块工艺，甚至可以省却造粒工艺。

在进一步实施例中，所述固定器壁2411材质选用金属、陶瓷、硬质塑料、橡胶、玻璃钢。优选金属、硬质塑料；所述橡胶块332作为底板，嵌合在所述固定器壁2411下端面，因此将所述橡胶块332形状为台形结构，方便橡胶块332嵌合在所述固定器壁2411，保证所述橡胶块332与固定器壁2411之间的密封性。

在进一步实施例中，在两个副辊310之间还设置有多个托辊320，保证所述橡胶块链带330嵌合在所述固定器壁链带240下端面，提高所述橡胶块332与固定器壁2411之间的密封性。

参阅附图2，沿着所述固定器壁链带240的周向依次划分为上料段410、引发反应段420、保温段430、卸料段440和清洗段450；所述上料段410、引发反应段420和保温段430位于固定器壁链带240、橡胶块链带330相互贴合区域。卸料段440和清洗段450设置在非贴合区域，本实施例中所述卸料段440位于所述固定器壁链带240上部(固定器壁链带240从后辊220往前辊210运动的前行部分)，所述清洗段450位于所述固定器壁链带240下部(固定器壁链带240从前辊210往后辊220运动的回转部分)。当然本领域技术人员可以根据需求，对卸料段440和清洗段450进行调整，可以设置在固定器壁链带240上部、下部，甚至是可以设置横跨所述固定器壁链带240上部和下部，因此，在此不对其位置作具体限制。

在所述上料段410上方设置有反应起始物注料装置，适于向所述聚合反应容器进行反应起始物注料，所述反应起始物包括反应单体与引发剂；在所述引发反应段420，在引发剂作用下剧烈反应，产物在聚合反应容器中成型；在所述卸料段440设置有卸料装置，所述卸料装置包括设置在所述固定器壁链带240上方、适于推动产物沿着固定器壁2411内壁向下运动的顶杆机构441，以及设置在所述固定器壁链带240下方的传输装置442，通过机械力和顶杆装置将贴合在聚合反应容器器壁上的凝聚态聚合胶块顶出，凝聚态聚合胶块落到传输带上；在所述清洗段450设置有清洗装置451。另外，在所述引发反应段420和保温段430安装有保温罩，提高聚合反应的反应进程。

为了方便理解聚合设备的技术方案，对其聚合方法做出简要说明：配置聚合设备；在上料段410、引发反应段420和保温段430，所述橡胶块链带330嵌合在所述固定器壁链带240下端面，形成多个上部开口的聚合反应容器；在上料段410，向所述聚合反应容器进行反应起始物注料；在引发反应段420，在引发剂作用下反应单体剧烈反应，产物在聚合反应容器中成型；在保温段430，聚合反应继续进行直至充分完成；在卸料段440，通过机械力和顶杆机构441将与固定器壁2411四周内壁贴合的凝聚态聚合胶块顶出聚合反应容器，凝聚态聚合胶块落到传输带上；在清洗段450，对聚合反应容器内部进行冲洗清洁。聚合反应容器清洁完毕后，预备进入下一周期反应生产。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。