一种溶胶凝胶法制备双疏涂覆液的反应器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种溶胶凝胶法制备双疏涂覆液的反应器，包括反应釜、设于反应釜内的搅拌装置、设于反应釜外侧为搅拌装置提供动力的驱动装置；反应釜的顶部设有加料口及排气阀，底部设有出料口，内侧壁下端安装有光源发射器，光源发射器内设有若干个不同波长的光源，内侧壁与光源发射器相对的位置处设有光监测器；反应釜内设有温度传感器；反应釜内腔底部铺设出气管，出气管的进气端穿出反应釜与供气装置连接；温度传感器、驱动装置、光源发射器及光监测器均通过无线通信装置与控制显示装置连接。本实用新型专利技术所述的反应器适用于溶胶凝胶法制备双疏涂覆液，能够保证反应釜内反应体系的均一和充分反应，并可对反应进程实时监控。

A sol gel method for preparing double thinning liquid

The utility model provides a reactor for preparing double thinning liquid by sol-gel method, comprising a reaction kettle, a stirring device arranged in the reaction kettle, a driving device for providing power to the stirring device outside the reaction kettle, a charging port and an exhaust valve on the top of the reaction kettle, a discharge outlet at the bottom, and a light source emitter mounted at the lower end of the inner wall, and a plurality of light emitting devices arranged inside the light source transmitter. The light source of different wavelengths is equipped with light monitor at the position opposite to the light source transmitter on the inner wall; temperature sensor is installed in the reactor; the gas pipe is laid at the bottom of the reactor chamber; the gas inlet end of the gas pipe is connected with the gas supply device through the reactor; the temperature sensor, the driving device, the light source emitter and the light monitor are connected with the control display device through the wireless communication device. The reactor of the utility model is suitable for preparing double thinning liquid by sol-gel method, and ensures uniform and sufficient reaction of reaction system in the reactor, and can monitor the reaction process in real time.

【技术实现步骤摘要】
一种溶胶凝胶法制备双疏涂覆液的反应器
本技术属于化工反应设备领域，尤其是涉及一种溶胶凝胶法制备双疏涂覆液的反应器。
技术介绍
双疏液体涂覆液能够改变既有基材表面润湿性，使材料表面具有荷叶效应，能够实现疏水、疏油、自清洁、抗菌、耐沾污等多重工效，可广泛应用于民用及工业各领域，受到了广泛的关注。双疏材料的制备方法多样，而溶胶凝胶法制备的双疏涂层以液体形式呈现，可灵活涂覆于各类基材，因此成为一种理想方法。以溶胶-凝胶法制备双疏涂覆液一般分为溶胶-凝胶及接枝改性两个步骤：将前驱体与溶剂混合后，进行水解、缩聚化学反应，前驱体形成具有一定交联程度的纳米溶胶粒子，粒子均匀分散在溶液中形成稳定透明的溶胶体系；再利用含氟化合物对纳米溶胶粒子进行表面改性，接入疏水-疏油基团，从而形成双疏涂覆液。在溶胶-凝胶反应中需加入氨水/氨气调控反应进程：以氨水为例，在加入的初期能够促进水解-缩聚反应，形成一定交联度的纳米粒子，在加入后期由于过量氨水形成的碱性环境，抑制了反应进一步进行，确保体系始终保持液体状态。而氨气通入水中可形成氨水。在溶胶-凝胶法制备双疏涂覆液时有两个特点。一是需要以缓慢速度加入氨水/氨气，加入过快导致溶胶迅速反应形成交联度过高的凝胶体，液体失去流动性；在反应体系中滴入氨水可能造成反应不均一，局部已进行反应，形成交联度较高的溶胶粒子，而未接触到氨水的溶液尚未进行反应，形成的溶胶粒子交联度较低，从而导致制备的溶胶粒子粒度大小不一，这种涂覆液进行应用时可能导致双疏效果不一致的情况，并且氨水/氨气具有一定挥发性，如果采用悬滴方式可能难以进入反应体系，造成制备重现性差。二是需要形成一定粒度、均匀分散的溶胶粒子，如果反应进程不足、尚未形成溶胶，则无法进行后续的改性接枝反应，反之如果反应进程过深，形成粒子过大，则在涂覆液应用时将影响基材表面颜色，失去透明度。基于以上两点原因，需要一种可精确调控、对反应过程严密监测的反应设备。目前尚未有一种可适用于制备双疏液体涂覆液的反应设备。参考类似设备，例如常见的双层玻璃反应釜，或者是已有的油漆、涂料反应设备，带有搅拌装置、加料装置、温控设备等，这种设备较为简单，加料装置不可控，采用这类设备只能将溶胶-凝胶助剂以氨水形式加入，当加入氨水溶液时可能难以控制反应速率，并造成反应不均一的情况。另外，由于溶胶-凝胶合成方法制备双疏液体涂覆液必须避免聚合度过大，避免凝胶成为固体，因此反应釜需要时刻监控反应体系内的溶质粒径大小，即通过激光散射溶质，借助丁达尔现象监测粒子大小。而现有的常规反应釜无法实现这一功能。
技术实现思路
有鉴于此，本技术旨在提出一种适用于溶胶凝胶法制备双疏涂覆液的反应器，以解决上述问题。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种溶胶凝胶法制备双疏涂覆液的反应器，包括反应釜、设于所述反应釜内腔的搅拌装置、设于所述反应釜外侧为所述搅拌装置提供动力的驱动装置；所述反应釜的顶部设有加料口及排气阀，底部设有带阀门的出料口，所述反应釜内侧壁下端安装有光源发射器，所述光源发射器内设置有若干个不同波长的光源，所述反应釜内侧壁与所述光源发射器相对的位置处设有光监测器；所述反应釜内设有温度传感器；所述反应釜的内腔底部铺设有出气管，所述出气管的进气端穿过所述反应釜的侧壁与供气装置连接；所述温度传感器、所述驱动装置、所述光源发射器及所述光监测器均通过无线通信装置与控制显示装置连接；控制显示装置设有参数设置控制面板及显示面板。丁达尔现象是证明体系溶胶粒子形成的有效手段，因此可在反应釜内部设置光源发射器和光监测器，来进行监测。具体地说，光线照射到反应釜内溶液中，如果溶液内的粒子的尺寸大于光的波长则会发生反射，此时光监测器收不到光信号；当溶液内的粒子尺寸小于入射光波长时，会发生散射现象，即光波环绕粒子而向溶液四周发射光，也称为丁达尔现象，这时候对面光监测器能够接收到散射光信号。因此，可选不同波长的光源照射反应釜内反应溶液，对应光监测器上接收的光信号，可实时监测溶胶-凝胶反应过程中粒子的尺寸大小，光信号接收充分，说明粒子尺寸小于光波，光信号不足，说明反射过多，此时粒子尺寸大于光波长，因此可对反应进程实时进行监控并通过控制显示装置及时调控反应参数。进一步的，所述反应釜的外侧包覆有保温夹套，所述保温夹套内腔通过管路与循环油泵连接，所述保温夹套内通有保温油。进一步的，所述反应釜及所述保温夹套均为玻璃材质。进一步的，所述搅拌装置包括竖直设置的搅拌杆及设于所述搅拌杆上的搅拌桨，所述搅拌杆的顶部与所述驱动装置连接。进一步的，所述驱动装置为无级变速控制器。进一步的，所述通过无线通信装置为蓝牙通信装置。进一步的，所述供气装置包括气瓶、气体流量调节阀及连接气管，所述气瓶通过气体流量调节阀与所述连接气管的一端连接，所述连接气管的另一端与所述出气管的进气端连接。进一步的，所述出气管为水平螺旋盘管结构，其上均匀的分布有多个出气孔。进一步的，还包括加料装置，所述加料装置包括料罐、数显自动流量调节阀及进料管；所述料罐的出料端通过数显流量调节阀与所述进料管的一端连接，所述进料管的另一端与所述加料口连接。进一步的，所述加料口有三个，所述加料装置也有三个，每个加料装置对应着一个加料口。相对于现有技术，本技术所述的溶胶凝胶法制备双疏涂覆液的反应器具有以下优势：(1)本技术所述的溶胶凝胶法制备双疏涂覆液的反应器通过在反应釜内腔底部铺设出气管的方式从反应釜内腔底部均匀的通入氨气，结合搅拌装置的搅拌，保证了反应釜内反应体系的均一和充分反应；反应釜内安装有光学监测丁达尔现象的装置--光源发射器及光监测器来跟踪反应进程，确保反应形成具有一定交联度的纳米溶胶离子；(2)本技术所述的出气管为水平螺旋盘管结构，其上均布有多个出气孔，通过带有气体流量调节阀的气瓶进行供气，保证氨气的均匀通入，氨气通入后可溶于水中起到辅助溶胶-凝胶反应的功效，有效避免了直接加入氨水造成的反应不均一现象；由于氨气溶于水形成氨水的是一个可逆反应，氨水在溶液中过量也可能导致氨气溢出，因此反应釜顶部设有排气阀；(3)本技术所述的溶胶凝胶法制备双疏涂覆液的反应器设有三个加料口和三个加料装置，可通过数显自动流量调节阀调节流速，保证了物料稳定均匀的添加。附图说明构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本技术实施例所述的溶胶凝胶法制备双疏涂覆液的反应器的结构示意图；图2为本技术实施例所述的出气管的俯视图。附图标记说明：1-反应釜；2-搅拌装置；21-搅拌杆；22-搅拌桨；3-驱动装置；4-加料口；5-排气阀；6-出料口；7-光源发射器；8-光监测器；9-温度传感器；10-出气管；101-出气孔；11-供气装置；111-气瓶；112-气体流量调节阀；113-连接气管；12-控制显示装置；13-保温夹套；14-加料装置；141-料罐；142-数显自动流量调节阀；143-进料管。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溶胶凝胶法制备双疏涂覆液的反应器，包括反应釜(1)、设于所述反应釜(1)内腔的搅拌装置(2)、设于所述反应釜外侧为所述搅拌装置(2)提供动力的驱动装置(3)；所述反应釜(1)的顶部设有加料口(4)及排气阀(5)，底部设有出料口(6)，其特征在于：所述反应釜(1)内侧壁下端安装有光源发射器(7)，所述光源发射器(7)内设置有若干个不同波长的光源，所述反应釜(1)内侧壁与所述光源发射器(7)相对的位置处设有光监测器(8)；所述反应釜(1)内设有温度传感器(9)；所述反应釜(1)的内腔底部铺设有出气管(10)，所述出气管(10)的进气端穿过所述反应釜(1)的侧壁与供气装置(11)连接；所述温度传感器(9)、所述驱动装置(3)、所述光源发射器(7)及所述光监测器(8)均通过无线通信装置与控制显示装置(12)连接。

【技术特征摘要】
1.一种溶胶凝胶法制备双疏涂覆液的反应器，包括反应釜(1)、设于所述反应釜(1)内腔的搅拌装置(2)、设于所述反应釜外侧为所述搅拌装置(2)提供动力的驱动装置(3)；所述反应釜(1)的顶部设有加料口(4)及排气阀(5)，底部设有出料口(6)，其特征在于：所述反应釜(1)内侧壁下端安装有光源发射器(7)，所述光源发射器(7)内设置有若干个不同波长的光源，所述反应釜(1)内侧壁与所述光源发射器(7)相对的位置处设有光监测器(8)；所述反应釜(1)内设有温度传感器(9)；所述反应釜(1)的内腔底部铺设有出气管(10)，所述出气管(10)的进气端穿过所述反应釜(1)的侧壁与供气装置(11)连接；所述温度传感器(9)、所述驱动装置(3)、所述光源发射器(7)及所述光监测器(8)均通过无线通信装置与控制显示装置(12)连接。2.根据权利要求1所述的一种溶胶凝胶法制备双疏涂覆液的反应器，其特征在于：所述反应釜(1)的外侧包覆有保温夹套(13)，所述保温夹套(13)内腔通过管路与循环油泵连接，所述保温夹套(13)内通有保温油。3.根据权利要求2所述的一种溶胶凝胶法制备双疏涂覆液的反应器，其特征在于：所述反应釜(1)及所述保温夹套(13)均为玻璃材质。4.根据权利要求1所述的一种溶胶凝胶法制备双疏涂覆液的反应器，其特征在于：所述搅拌装置(2)包括竖直设置的搅拌杆(21)及设于所述搅拌杆(21)上的搅拌桨(22)，所述搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘栋，张希，张鹏宇，刘凤东，王冬梅，白锡庆，
申请(专利权)人：天津市建筑材料科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12