聚合物合成與成膜一體化生產工藝的製作方法
2023-04-26 17:47:21
專利名稱：聚合物合成與成膜一體化生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及聚合物合成及其後加工，尤其涉及聚合物從合成到成膜的一體化生產工藝，適應各種聚合物成膜體系，屬於聚合與成膜加工生產工藝技術領域。
背景技術：
現有成膜技術中，其工藝流程是將聚合物熔體經鑄帶冷卻切粒獲得聚合物切片，再將切片烘乾、熔融，用螺杆擠壓成膜。目前，已有專門用於生產膜級切片的技術和裝置，然而，聚合物合成和拉膜，各自從自身的產品生產工藝來考慮，上下工藝路線形成獨立體系，兩者相互脫節。前一階段是「聚合鑄帶切粒」階段，聚合物單體、催化劑及溶劑先配置成漿料，然後經過聚合生成高分子聚合物，再經過鑄帶切粒工序形成聚合物切片，最後經粒子包裝供後道生產使用。後一階段是「成膜拉伸」階段，以普通粒子和膜粒子為原料，膜粒子中含有CaCO3或SiO2或高嶺土成分，兩種粒子混合起來經過結晶乾燥，用螺杆擠出機加熱擠出，經過過濾、成膜，從而製得薄膜產品。
從大的流程角度分析，上述生產方法不夠科學，加工成本偏高。突出表現在在聚合物生成的末期，需要將熔體冷卻成型、切斷造粒(多為水下造粒)，而在拉膜之前，又要對聚合物切片進行乾燥、加熱、熔融，既增加了生產工序和設備，又過多消耗了能源。
發明內容
本發明的目的就是為了解決現有技術存在的上述問題，提供一種聚合物合成與成膜一體化生產工藝。
本發明的目的通過以下技術方案來實現聚合物合成與成膜一體化生產工藝，包括以下過程先將聚合單體、催化劑或溶劑、成膜添加劑配製成漿料，然後進行聚合反應，所得聚合物物料直接送至增壓泵，過濾後進行成膜加工，然後再經過冷卻、拉伸、卷切工序，便得薄膜產品。
進一步地，上述的聚合物合成與成膜一體化生產工藝，其中，所述成膜添加劑是SiO2、CaCO3或高嶺土。
更進一步地，上述的聚合物合成與成膜一體化生產工藝，其中，所述成膜添加劑預先配製成漿料，然後直接加入到聚合反應體系當中。
更進一步地，上述的聚合物合成與成膜一體化生產工藝，其中，所述聚合物是聚酯、聚萘、聚乙烯或者聚丙烯；尤其是聚酯，其聚合過程包括酯化或酯交換以及熔融縮聚反應過程，所述成膜添加劑在漿料配製或者酯化或酯交換階段加入到反應體系當中，熔融縮聚反應後形成的聚酯熔體直接送至增壓泵。
再進一步地，上述的聚合物合成與成膜一體化生產工藝，其中，所述薄膜產品是拉伸膜、鑄片膜或者流延膜；尤其是拉伸膜，所述成膜工序包括縱向拉伸和橫向拉伸，從而製成雙向拉伸薄膜產品。
利用本發明技術方案，聚合反應後獲得的聚合物熔體等物料直接用於成膜，省去了熔體冷卻造粒後乾燥、再用螺杆擠出機將切片熔融擠出等過程，既簡化了生產工序、降低了加工成本，又使成膜添加劑在聚合物熔體中的分布更為均勻，提高了聚酯薄膜產品的質量。該方案適用於各種聚合物生產路線，也不受成膜階段限制，不僅適合於聚酯薄膜、聚丙烯薄膜等拉膜生產工藝，同樣適用於鑄片膜、流延膜等其它薄膜生產工藝，具有很強的推廣使用價值。
圖1是本發明工藝流程示意圖。
圖2是本發明一種實施方式的示意圖具體實施方式
本發明針對現有技術中聚合物聚合與成膜加工兩段工藝相互脫節的現狀，通過在聚合物漿料配置槽上增設一個開口，將成膜所需添加劑按工藝計算後的摩爾配比均勻加入漿料配置槽，並且，將聚合後的物料輸送泵改成增壓泵，直接將聚合物物料送至過濾器，過濾後直接進行成膜加工。其工藝過程如圖1所示，即先將聚合單體、催化劑或溶劑、成膜添加劑配製成漿料，然後進行聚合反應，所得聚合物物料直接送至增壓泵，過濾後進行成膜加工，然後再經過冷卻、拉伸、卷切工序，便得薄膜產品。
該工藝過程中，加入的成膜添加劑主要是SiO2、CaCO3或高嶺土，成膜添加劑可以預先配製成漿料，然後直接加入到聚合反應體系當中。聚合物可以是聚酯、聚萘、聚乙烯或者聚丙烯，是聚酯時，聚合過程包括酯化或酯交換以及熔融縮聚反應過程，成膜添加劑既可以在漿料配製階段加入配料體系，也可以在酯化或者酯交換階段加入到反應體系，熔融縮聚反應之後形成聚酯熔體，直接送至增壓泵增壓，進而進行成膜加工。
本發明的主要特徵是將聚合與成膜兩個獨立的生產工藝流程連成一個整體，形成聚合物從聚合到成膜一體化生產工藝，該工藝適用於任何聚合物成膜過程，最終所得薄膜產品既可以是拉伸膜，也可以是鑄片膜或者流延膜。
該工藝流程的關鍵在於保持聚合階段以及薄膜加工階段的生產穩定性，無論哪道階段工序出現波動，都會前後互相影響，使生產消耗增加，達不到降低成本的目的。
下面以聚酯(PET)聚合與拉膜為例，對本發明技術方案作進一步說明。這僅僅是一個應用範例，不能理解為對本發明權利要求保護範圍的限制。
如圖2所示，對苯二甲酸、乙二醇(EG)等反應原料1，與SiO2或高嶺土等成膜添加劑2，按比例一起加入到配料槽3，攪拌均勻後形成混合料4，再用漿料輸送泵送入酯化反應釜5，在230～250℃下進行酯化反應。酯化反應生成對苯二甲酸乙二醇酯、低聚合度的聚對苯二甲酸乙二醇酯(聚酯，PET)以及大量的水，這些水與部分EG在酯化反應釜5內部蒸發，從頂部排出，進入脫水塔6分離脫水，廢水從塔頂排出，塔底液相中EG含量較高，可以部分回流進入酯化反應釜5繼續參加反應。酯化反應主產物7從酯化反應釜5的出口送到縮聚反應釜8，在275～285℃、最低絕對壓力低於150Pa條件下進行熔融縮聚反應，從而得到高聚合度的PET，縮聚過程中的負壓由真空設備9形成並維持。
然後，PET熔體10從縮聚反應釜8的出口經過增壓泵11，將熔體在過濾器12中過濾乾淨，到計量泵13中定量將熔體直接引入到鑄膜頭14，經擠壓後形成初生膜，再送至縱向拉伸設備15和橫向拉伸設備16進行雙向拉伸，形成雙向拉伸聚酯薄膜(BOPET)，最後，經過收卷設備17和薄膜分切設備18分切，便可獲得BOPET成品。
權利要求
1.聚合物合成與成膜一體化生產工藝，包括以下過程先將聚合單體、催化劑或溶劑、成膜添加劑配製成漿料，然後進行聚合反應，所得聚合物物料直接送至增壓泵，過濾後進行成膜加工，然後再經過冷卻、拉伸、卷切工序，便得薄膜產品。
2.根據權利要求1所述的聚合物合成與成膜一體化生產工藝，其特徵在於所述成膜添加劑是SiO2、CaCO3或高嶺土。
3.根據權利要求1或2所述的聚合物合成與成膜一體化生產工藝，其特徵在於所述成膜添加劑預先配製成漿料，然後直接加入到聚合反應體系當中。
4.根據權利要求1或2或3所述的聚合物合成與成膜一體化生產工藝，其特徵在於所述聚合物是聚酯、聚萘、聚乙烯或者聚丙烯。
5.根據權利要求4所述的聚合物合成與成膜一體化生產工藝，其特徵在於所述聚合物是聚酯，所述聚合過程包括酯化或酯交換以及熔融縮聚反應過程，所述成膜添加劑在漿料配製或者酯化或酯交換階段加入到反應體系當中，熔融縮聚反應後形成的聚酯熔體直接送至增壓泵。
6.根據權利要求1或2或3所述的聚合物合成與成膜一體化生產工藝，其特徵在於所述薄膜產品是拉伸膜、鑄片膜或者流延膜。
7.根據權利要求6所述的聚合物合成與成膜一體化生產工藝，其特徵在於所述薄膜產品是拉伸膜，成膜之後經過縱向拉伸和橫向拉伸，製成雙向拉伸薄膜產品。
全文摘要
本發明涉及聚合物從合成到成膜的一體化生產工藝。通過在聚合物合成階段的配料設備或者預聚合反應設備上設置成膜添加劑的引入口，並且將聚合反應後獲得的聚合物料直接用於成膜，省卻了冷卻造粒、再用螺杆擠出機將聚合物切片擠出的過程，既簡化了聚合物薄膜的生產工序、降低了加工成本，又使成膜添加劑在聚合物中的分布更為均勻，提高了聚合物薄膜的產品質量。
文檔編號B29D7/01GK1923497SQ20051009416
公開日2007年3月7日 申請日期2005年8月31日 優先權日2005年8月31日
發明者束志順, 束成 申請人:束志順, 束成