一种喷射共沉淀法制备吡啶硫酮盐分散液的方法技术

一种喷射共沉淀法制备吡啶硫酮盐分散液的方法，具体步骤为：将吡啶硫酮酸或者吡啶硫酮的水溶性盐即流股A与一种水溶性的多价金属盐即流股B同时通入喷射反应器内快速混合、反应，所述的喷射反应器是一种管式反应器，流股A和流股B分别从喷射反应器的两个进料口进入喷射反应器，从喷射反应器出口得到的反应液继续通入搅拌釜式反应器中进行进一步反应，其中至少加入一种表面活性剂，在喷射反应器和搅拌釜式反应器内的反应温度为0～90℃，搅拌釜式反应器可以采用间歇操作或连续操作，反应完成后在间歇操作的搅拌釜内或者连续操作的搅拌釜出口处得到吡啶硫酮盐分散液，通过本发明专利技术制得的吡啶硫酮盐分散液具有颗粒粒径分布窄、平均粒径小、分散性能好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术具体的涉及一种高品质吡啶硫酮盐分散液的制备方法，具体来说，涉及一种利用喷射共沉淀法可控制备粒径分布窄、分散性能好的吡啶硫酮盐分散液的方法。
技术介绍
吡啶硫酮(又称为2-巯基吡啶-N-氧化物；1-羟基-2-吡啶硫酮；2-吡啶硫醇-1-氧化物)的多价金属盐，是公认的广谱、低毒、环保的真菌抑菌剂和防霉剂，广泛用于民用涂料、胶粘剂、地毯和个人护理用品中，还可用于船舶防污漆，防止甲壳生物、海藻以及水生物附着船壳板。吡啶硫酮的多价金属盐在水和大多数有机溶剂中仅微量溶解，包括吡啶硫酮锌、吡啶硫酮铜、吡啶硫酮镁、吡啶硫酮钙、吡啶硫酮钡、吡啶硫酮锆等。其中，吡啶硫酮锌、吡啶硫酮铜是使用最为广泛的二价吡啶硫酮的金属盐，吡啶硫酮铜和吡啶硫酮锌是对革兰氏阴性细菌和阳性细菌、酵母和真菌呈活性的抗微生物剂，吡啶硫酮锌是目前洗发水中用作去屑的重要组分，吡啶硫酮铜的悬浊液广泛应用于油漆和聚合物的防腐剂。传统的生产吡啶硫酮多价金属盐使用的是搅拌釜式工艺，即在搅拌釜中加入一定量的吡啶硫酮酸或者吡啶硫酮的可溶性盐的水溶液，在搅拌状态下向釜内滴加一定浓度的多价金属盐的水溶液，反应一段时间后得到吡啶硫酮盐的悬浮液。由于吡啶硫酮酸或者吡啶硫酮铜的可溶性盐与多价金属盐的反应过程为快速共沉淀反应，反应在瞬间完成，析出的固体颗粒的生长过程与反应器内的局部浓度的大小直接相关，因此，反应器内两种反应物的微观混合效果将直接影响最终产品的粒径分布与平均粒径大小。采用搅拌釜式工艺生产吡啶硫酮盐分散液，由于搅拌釜的宏观混合时间一般在几秒 几十分钟之间，局部微观混合效果较差，所以采用该工艺制得的吡啶硫酮盐的粒径分布较宽，且其平均粒径相对较大，这直接影响了吡啶硫酮盐在溶液中的分散性能，限制了吡啶硫酮盐的应用。为了满足现有应用中对吡啶硫酮盐颗粒大小及粒径分布的要求，现有工艺中大多采用研磨、粉碎、超声等物理方法对搅拌釜工艺中制得的吡啶硫酮盐分散液或者吡啶硫酮盐粉体进行处理，以得到粒径分布相对均一、平均粒径较小的吡啶硫酮盐分散液。 如专利US 7481873B公开了一种无粉尘、小颗粒吡啶硫酮铜分散液的方法，其主要采用研磨、粉碎、超声等物理方法将大颗粒的吡啶硫酮铜颗粒磨成小颗粒，再将小颗粒的吡啶硫酮铜分散在分散液中，或者先将大颗粒的吡啶硫酮铜分散在分散液中，再通过上述物理方法将颗粒粉碎成小颗粒，最终制得颗粒粒径分布为0. 1 10微米，平均粒径0. 2 0. 5微米的吡啶硫酮铜分散液。专利US7M4367B2报道了另一种制备吡啶硫酮盐分散液的方法，首先通过过滤的方法得到1 50微米的吡啶硫酮盐颗粒，再将上述颗粒加入到至少含有以下电解质(碱金属或者碱土金属的盐，0. 01 10% wt)、表面活性剂、分散剂或者以上几种的组合溶液中， 得到无团聚的吡啶硫酮盐分散液，进一步将分散液加热到60度以上，利用此方法可将无团聚颗粒的尺寸降低至亚微米级，最终得到无团聚的亚微米级吡啶硫酮盐分散液。专利US 6465015B1则通过在颗粒的生成过程中加入声波(如超声波)的方法，主要是在两股反应液的接触处引入超声波，超声波的引入主要是强化两股反应液在接触处的微观混合、反应效果，最终获得了粒径相对均一、无团聚的吡啶硫酮盐分散液。另外，表面活性剂的加入也是减少吡啶硫酮盐颗粒在分散液中团聚的主要手段之一，如专利US5650095、CN1142173A报道了在吡啶硫酮铜分散液的制备过程中，分散液中的团聚现象主要是由于吡啶硫酮铜分子为极性分子，分子之间易形成氢键而造成的，在加入表面活性剂后，减低或者消除了吡啶硫酮铜分子之间的氢键作用，从而得到了不含凝胶的吡啶硫酮铜分散液或者溶液，专利中提出了非离子型表面活性剂更有利于降低吡啶硫酮铜颗粒在分散液中的团聚。综上，在现有的制备吡啶硫酮盐分散液的专利报道中，一方面，主要采用研磨、粉碎、超声等物理方法降低吡啶硫酮铜粉体或者分散液中的悬浮粒子的粒径，另一方面采用加入表面活性剂、超声强化等方法降低吡啶硫酮盐在分散液中的团聚现象，虽然这些措施在高性能吡啶硫酮盐分散液的制备中取得了一定的效果，但是大部分的制备技术没有从吡啶硫酮盐颗粒在合成过程中颗粒初期的成核与后期的生长过程的本质出发，事实上，吡啶硫酮盐颗粒在成核与生长过程中，反应原料的快速、初始混合起着关键性的决定作用，这主要是由于成核、颗粒生长过程是一个快速反应过程，反应的时间尺度在微秒级甚至以下，因此对反应物料的初始混合过程的强化对于制备粒径分布均一、平均粒径较小的分散液体系有着重要的影响，也正是基于此，专利US6465015B1中采用超声强化物料之间的初始混合， 获得了粒径相对均一、无团聚的吡啶硫酮盐分散液，可以看出，对物料初始混合的强化是影响吡啶硫酮盐分散液性能的主要因素。与传统的搅拌釜式反应器相比，近年来发展起来的喷射反应器是用于提高物料混合效果、实现物料之间快速混合的主要设备，目前喷射反应器的形式主要有同轴射流式喷射反应器、错流射流式喷射反应器(有小孔错流射流式、液膜错流射流式)、撞击流式喷射反应器等，这些反应器在一些特殊的需要物料在毫秒级时间尺度内实现快速混合的场合获得了实际应用，如专利US5117048和专利US20080159065报道了两种小孔射流式喷射反应器， 可以用于异氰酸酯(MDI、TDI等)的生产过程，对于降低生产过程能耗、提高最终产品的质量作用明显，众所周知，异氰酸酯的生产过程是伴有快速竞争反应的体系，物料的初始混合效果直接影响最终产品的产物分布、杂质含量，这是喷射反应器影响反应效果的最有力证明。专利技术人曾对一类液膜错流射流式喷射反应器的物理混合效果进行过系统的研究 (Luo P C et al, Ind. Eng. Chem. Res., 2006，45，863—870; Chem. Eng. Sci. , 2007， 62，5688-5695 ； Chem. Eng. Sci.，2007, 62，6178-6190)，这类液膜错流射流式喷射反应器的物理混合时间在几毫秒 几十毫秒，远低于搅拌釜的物理混合时间(对应几秒 几分钟，甚至几十分钟)，令人惊奇的是，在利用这类液膜错流式喷射反应器或者小孔射流式喷射反应器制备吡啶硫酮盐颗粒的时候，不采用任何物理研磨、粉碎、超声等方法，便可以制得粒径分布较窄、平均粒径较小的吡啶硫酮盐分散液，这主要是由于具有高效、快速混合效果的喷射反应器，在初期的几毫秒内就可以将反应物混合均一，因此吡啶硫酮盐颗粒的最初成核与后续颗粒生长过程所处的化学环境几乎一致，因此可以得到粒径相对均一的分散液体系，另外高效、快速的混合效果也降低了局部反应物过饱和的几率，因此避免了大颗粒的吡啶硫酮盐的生成。基于此，本专利技术的目的是采用一种全新的吡啶硫酮盐合成方法，即采用喷射共沉淀法来可控制备吡啶硫酮盐分散液，无需通过研磨、粉碎、超声强化等物理手段，而是通过采用具有毫秒级物理混合时间的喷射反应器，即可制备粒径分布较窄、平均粒径在0. 1 10微米的吡啶硫酮盐分散液。此分散液具有良好的稳定性，可以直接应用，或者可将颗粒从分散液中过滤、烘干后制得相应的粉体材料。
技术实现思路
技术问题本专利技术目的是提供，主要用于解决现有生产吡啶硫酮盐分散液的技术中吡啶硫酮盐颗粒较大、粒径分布较宽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：骆培成，项国兆，焦真，赵素青，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：