【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及乳液聚合，尤其涉及一种预乳化装置、乳液聚合系统及其应用。
技术介绍
1、乳液聚合生产工艺主要包括间歇式乳液聚合、半连续乳液聚合和连续乳液聚合。在进行连续或半连续乳液聚合时，大多采用单体的预乳化工艺。这是因为在乳液聚合体系，尤其是多元乳液共聚体系中，采用单纯的热引发和单体滴加法，乳液颗粒的形成和聚合深度不同步，对于乳液的粒度分布，残余单体的消除和体系的稳定性往往较难控制。可以说，预乳化操作的优劣，直接影响后续的反应以及产品性能。
2、在预乳化工艺中，两相的混合效果对胶粒的粒径分布和乳液结构有直接影响。现有的asa工业生产中，预乳液的制备一般采用常规的搅拌釜反应器，主要通过搅拌和泵回流的方式实现油水两相的混合。这种工艺的特征如下，一是选用高剪切力的搅拌桨，使其旋转叶片形状与直径符合预乳化要求；二是调整单体的加入次序，将单体逐渐或分批次加入乳化剂溶液中，防止一次性加入导致局部单体浓度过大，形成预乳液体系不稳定；三是选用大流量高剪切力的泵型，进行预乳液的循环返混。传统工艺的预乳化在整个搅拌釜中完成，两相混合的空间尺度为整个搅拌釜，时间尺度在几十分钟甚至几十个小时之间，属于宏观混合的范畴，混合很不完全，局部的界面张力梯度差异过大，使得胶粒尺寸分布范围宽，导致制备的预乳液分散性能受到影响。
3、专利文献1(cn213761632u)公开一种用于丙烯酸树脂乳液的预乳化装置，属于预乳化装置
，所述的预乳化装置包括混合三通器、增压泵、乳化室和超声处理器，第一原料罐和第二原料罐均通过进料管道连接所述混合三
4、然而，通过采用喷射法替代传统高功率搅拌方法虽然能够提高乳化效率，但是为了增强预乳化效果需要设置高速雾化喷头，导致预乳化液的生产效率低且维护成本增高。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术中存在的技术问题中的至少之一，本专利技术提供一种在两相间达到分子水平及接近毫秒级混合的预乳化装置、乳液聚合系统及其应用，能够提高预乳液的胶粒结构规整性、尺寸均一、减少界面张力，用于提高乳液聚合反应体系中原料混合的均匀性、有效避免出现不稳定相，为后续的聚合反应提供一系列的高分散预乳液，且提高乳化效率。
2、具体而言，本专利技术提供了一种预乳化装置，包括：主体，具有外壳和内壁；进料器，设置于所述主体的上部；旋转体，设置于所述主体的内壁所形成的腔体内，所述旋转体包括旋转轴和固定于所述旋转轴上的旋转件；电机，与所述旋转轴连接，用于驱动所述旋转轴转动；以及预乳化液槽，设置于所述主体的下部，所述预乳化槽内设置有出料管；其中，所述旋转件的外壁与所述主体的内壁之间形成有乳化通道，所述乳化通道与所述预乳化液槽连通。
3、与现有技术相比，本专利技术提供的预乳化装置中，由于旋转体包括旋转轴和固定于旋转轴上的旋转件，且旋转件的外壁与主体的内壁之间形成有乳化通道，乳化通道和预乳化液槽连通，使得从进料器送入预乳化装置内的原料可以经由旋转件的外壁和主体的内壁之间形成的乳化通道反应并混合后，进入预乳化液槽内，并经由预乳化液槽内设置的出料管送出预乳化装置。可见，本专利技术中的原料的预乳化是通过乳化通道完成的，相较于传统的在整个搅拌釜中完成预乳化混合的工艺，本专利技术中的原料混合的空间尺度更小，使得进入预乳化装置的原料可以在乳化通道内通过液膜-液膜方式快速接触，提高反应速率。同时，由于形成乳化通道的旋转件固定在旋转轴上，电机用于驱动旋转轴转动，因此，固定在旋转轴上的旋转件可以随着旋转轴的转动而转动，从而使得乳化通道的两个壁面具有相对运动，此时，由于乳化通道的限域作用，且乳化通道的两个壁面相对高速旋转，提高了原料的流速，使得流体的雷诺数指数级放大，其受到的离心力随之指数级放大，可以在限定的小区域内实现原料的强制微观混合，使得原料可以在极短的时间内混合均匀并形成胶粒，强化传质，从而有效避免出现单一相，同时，由于旋转件的旋转速度很高，混合的时间尺度可以降低至毫秒级。基于此，本专利技术的预乳化装置还通过旋流和剪切作用形成二次液膜，贴壁面螺旋式降膜，原料在液膜中高速旋转碰撞，相比传统搅拌的液-液连续相接触，大幅提高了混合效果。当本专利技术中的预乳化装置用于制备asa高胶粉的预乳液胶粒时，可以连续高速的生成混合均匀，结构规整，尺寸均一的预乳液胶粒,，以用于后续接枝聚合，这为高效制备新型预乳液提供了一种新工艺。
4、需要指出的是，本专利技术提供的预乳化装置不仅仅适用于asa高胶粉工业生产的需要，任何对反应体系具有均一性和/或强制性混合要求的工业生产过程均可适用本专利技术。
5、本专利技术还提供了一种乳液聚合系统，包括：预乳化单元以及聚合反应釜，其中，所述预乳化单元包括至少一个本专利技术提供的预乳化装置。
6、与现有技术相比，本专利技术提供的乳液聚合系统的有益效果与上述技术方案所述的预乳化装置的有益效果相同，在此不再赘述。
7、本专利技术还提供了一种乳液聚合系统的应用，使用上述的预乳化装置制备asa高胶粉，包括以下步骤：(1)使用所述预乳化装置，将包含苯乙烯、丙烯腈、交联剂的第一混合溶液与包含乳化剂和引发剂的第二混合溶液混合、预乳化，形成种子预乳液；(2)将所述种子预乳液加入种子聚合釜中进行聚合反应，得到种子聚合液；(3)使用所述预乳化装置，将包含丙烯酸丁酯和交联剂的第三混合溶液与包含乳化剂和引发剂的第四混合溶液混合、预乳化，形成核层预乳液；(4)将所述核层预乳液加入核层聚合釜中与所述种子聚合液进行聚合反应，得到核层聚合液；(5)使用所述预乳化装置，将包含苯乙烯、丙烯腈、引发剂和链转移剂的第五混合溶液与包含乳化剂的第六混合溶液混合、预乳化，形成壳层预乳液；(6)将所述壳层预乳液加入壳层聚合釜中与所述核层聚合液进行聚合反应，得到壳层聚合液；(7)将所述壳层聚合液进行破乳和凝聚，然后进行离心、洗涤、干燥，得到所述asa高胶粉的产品。
8、与现有技术相比，本专利技术提供的乳液聚合系统的应用的有益效果与上述技术方案所述的预乳化装置的有益效果相同，在此不再赘述。
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1.一种预乳化装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的预乳化装置，其特征在于，所述旋转件形成为沿所述旋转轴呈轴对称的结构，所述旋转件的与所述主体的内壁相对的部位形成为弧面部。
3.根据权利要求2所述的预乳化装置，其特征在于，所述旋转件形成有至少两个所述弧面部，通过在所述弧面部与所述主体的内壁之间设置规定宽度的间隔，从而形成所述乳化通道；和/或，
4.根据权利要求3所述的预乳化装置，其特征在于，所述弧面部包括第一弧面部和第二弧面部，所述第一弧面部与所述第二弧面部相切，所述第一弧面与所述内壁之间形成第一级乳化通道，所述第二弧面与所述内壁之间形成第二级乳化通道。
5.根据权利要求3所述的预乳化装置，其特征在于，各所述弧面部与所述主体的所述内壁上设置有相互配合的齿槽。
6.根据权利要求3所述的预乳化装置，其特征在于，所述预乳化装置还包括调节件，所述调节件和所述主体螺栓连接，能够调节所述规定宽度，所述规定宽度的范围为100μm～1000μm。
7.根据权利要求1所述的预乳化装置，其特征在于，所述主体的外壳和所
8.根据权利要求1所述的预乳化装置，其特征在于，所述预乳化液槽中设置有出料桨叶，所述出料桨叶和所述电机连接。
9.根据权利要求1所述的预乳化装置，其特征在于，所述预乳化装置还包括循环管路，所述循环管路分别与所述进料器和所述预乳化液槽连通，用于将所述预乳化液槽内的预乳化液输送至所述进料器。
10.一种乳液聚合系统，其特征在于，包括：预乳化单元以及聚合反应釜，其中，所述预乳化单元包括至少一个权利要求1～9中任一项所述的预乳化装置。
11.一种乳液聚合系统的应用，其特征在于，使用权利要求1～9中任一项所述的预乳化装置制备ASA高胶粉，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种预乳化装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的预乳化装置，其特征在于，所述旋转件形成为沿所述旋转轴呈轴对称的结构，所述旋转件的与所述主体的内壁相对的部位形成为弧面部。
3.根据权利要求2所述的预乳化装置，其特征在于，所述旋转件形成有至少两个所述弧面部，通过在所述弧面部与所述主体的内壁之间设置规定宽度的间隔，从而形成所述乳化通道；和/或，
4.根据权利要求3所述的预乳化装置，其特征在于，所述弧面部包括第一弧面部和第二弧面部，所述第一弧面部与所述第二弧面部相切，所述第一弧面与所述内壁之间形成第一级乳化通道，所述第二弧面与所述内壁之间形成第二级乳化通道。
5.根据权利要求3所述的预乳化装置，其特征在于，各所述弧面部与所述主体的所述内壁上设置有相互配合的齿槽。
6.根据权利要求3所述的预乳化装置，其特征在于，所述预乳化装置还包括调...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓兆敬，陈涛，朱巍，王进，张小明，
申请(专利权)人：中化学科学技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：
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