一种连续式水性环氧乳液的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种连续式水性环氧乳液的制造方法，该方法是将静态混合器和管线式高速剪切乳化均质机联用，使物料可以在静态混合器中进行预乳化，水油两项充分混合均匀后，再经过高速剪切乳化均质机，在均质机的乳化腔室里，物料得到均匀的分散，乳化，乳液粒径均一化。本发明专利技术提供的这种连续式生产装置，具有处理量大、能耗小、设备发热量小、乳液粒径均匀可控、产品质量稳定等特点。本发明专利技术的整个工艺流程的环氧树脂溶液和去离子水输送分别由螺杆泵和水泵来完成，同时整个生产过程是在一定温度下进行的。为了减少物料在输送的过程中与外界进行热交换，所有的管路都采用了夹套保温措施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水性环氧乳液的制造方法，具体地说，是关于连续式水性环氧乳液的制造方法。
技术介绍
水性环氧树脂涂料的主要特点是防腐性能优异，且具有低V O C含量、气味较小、使用安全以及可用水清洗等特点.因此，水性环氧树脂涂料除用于汽车涂料外，还可用于金属罐装涂料以及电器、医疗器械等领域.尽管其原料价格较高，但随着生产技术的不断成熟和发展，水性环氧树脂涂料在工业及商业上的用途将越来越多。水性环氧乳液是水性环氧树脂涂料的主要原料。目前环氧树脂水性化主要采用相反转法。相反转法是一种制备高分子树脂乳液较为有效的方法，几乎可将所有的高分子树脂借助于外加乳化剂的作用并通过物理乳化的方法制得相应的乳液。相反转原指多组分体系中的连续相在一定条件下相互转化的过程，如在油/水/乳化剂体系中，当连续相由水相向油相(或从油相向水相)转变时，在连续相转变区，体系的界面张力最低，因而分散相的尺寸较小。通过相反转法将高分子树脂乳化为乳液，其分散相的平均粒径一般为 μ m。这一方法的影响因素也较多，除必须有高效的高速剪切分散的设备外，乳化剂的类型、分子质量大小、使用浓度及操作温度等，实际上都对相反转过程、粒径控制及分散乳化效果有着直接影响。近来有人对其相反转过程流变行为及相态发展进行了研究，在相反转点附近，体系油水相的界面张力最小，此时产生的乳液具有最小分散相尺寸。而目前常用的乳化制造工艺采用的是间歇式单釜生产，这一生产工艺不能解决在高剪切条件下，油水两相传质传热问题，因此，所得乳液中作为分散相的环氧树脂微粒粒径较大且粒径分布较宽，形状也不规则，乳液稳定性及成膜性相对较差。现存的乳化设备有诸多类型，例如间歇式生产的方式有盘式高剪切分散机，胶体磨，乳化均质机等。这类设备的特点是将一个相或多个相分布到另一个连续相中，而在通常情况下，这两个相是互不相溶的。这类设备在高速乳化环氧树脂的过程中，有着明显的缺陷，由于环氧树脂`的转相乳化的过程中，粘度会急剧上升，形成一种不具有流动性的粘稠液体，因此由分散设备在乳化过程中形成大量动能转化而来的热量不能被物料很好的传导出去，造成了分散盘周边的物料温度急剧上升，影响了表面活性剂的效率，同时积聚的热量导致转盘中心处的温度很高，造成设备过快磨损。可用作连续式生产的有管线式高剪切均质乳化机，静态混合器等。静态混合器是一种没有运动部件的高效混合设备，静态混合器的混合过程是靠固定在管内的混合元件进行的，由于混合元件的作用，使流体不断改变流动方向，从而达到剪切乳化的效果。管线式乳化机工作原理基本与普通高剪切乳化机相同，都是通过定转子的精密设计，在高速旋转中产生强大的剪切力以实现混合、粉碎、乳化的目的。但是管线式乳化机的最大不同在于它可以配置一套或多套定转子，同时还可以与静态混合器连接，实现连续生产，一端进料，一端出料，使分散剪切形成的热量不易聚集，保护设备的同时也稳定了产品的质量，另外生产效率也得到了大大的提升。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是: ，所述方法的具体步骤如下:采用油相泵(Ml)和水相泵(M2)分别将油相储罐(A)中含有表面活性剂的环氧树脂溶液和水相储罐(B)中的去离子水两相按一定质量比例要求送入静态混合器(C)中，油相的流量为3-5KG/min，水相的流量为0.3-0.6L/min，经过静态混合器(C)后再泵送进管线式高速剪切乳化均质机(D)的乳化腔室，通过乳化腔室转子的高速旋转，油水两相被进一步乳化和均一化，并经过管线式高速剪切乳化均质机(D)出口处的转相点检测电导率仪(F)，显示为水包油相后，物料被输送至稀释罐(E)中，然后添加去离子水稀释至质量固体含量为52%，得到最终产品，否则泵送至静态混合器前端重复乳化过程，所述油相储罐(A)中含有表面活性剂的环氧树脂溶液和水相储罐(B)中的去离子水两相质量比例为5-10:1，乳化腔室转子的高速旋转的转速为 500-3000rpm。所述含表面活性剂的环氧树脂溶液是通过下列方法得到:预先在油相储罐中(A)中，将固体环氧树脂与助溶剂和表面活性剂加温溶解成溶液状态。所述助溶剂是丙二醇甲醚。所述表面活性剂是烷基酚聚氧乙烯醚。本专利技术优点在于: 1、本专利技术提供了，该方法是将静态混合器和管线式高速剪切乳化均质机联用，使物料可以在静态混合器中进行预乳化，水油两项充分混合均匀后，再经过高速剪切乳化均质机，在均质机的乳化腔室里，物料得到均匀的分散，乳化，乳液粒径均一化。本专利技术提供的这种连续式生产装置，具有处理量大、能耗小、设备发热量小、乳液粒径均匀可控、产品质量稳定等特点。2、本方法中采用的装置包括有带保温夹套的静态混合器和管线式高速剪切乳化均质机，静态混合器的出口和管线式高速剪切均质乳化机的进口通过法兰连接。3、本专利技术中为检测乳液是否已从油包水转向水包油的状态，在管线式高速剪切乳化均质机的出口处设置了电导率探头，当电导率由O升到去离子水的电导率时，证明该过程已发生，可进行后续操作，否则，将会打开出口处的另一路阀门，将物料通过旁管引回到静态混合器前重新乳化。4、本专利技术的整个工艺流程的环氧树脂溶液和去离子水输送分别由螺杆泵和水泵来完成，同时整个生产过程是在一定温度下进行的，一般在40-85°C,优选为65-75°C。为了减少物料在输送的过程中与外界进行热交换，所有的管路都采用了夹套保温措施。5、本专利技术与传统的间歇式乳化工艺相比，在达到同等乳化效果的情况下，可大大减小占地面积，节约了设备投资，并且乳化的能力大大加大，可以达到1-3吨/小时。6、在高速乳化剪切均质机前段设计了静态混合器，使环氧树脂、去离子水和表面活性剂在进入均质机前充分混合，静态混合器有两段长度为30公分的管段组成，各段之间有法兰连接。经过静态混合器可实现预乳化，保证了乳化的品质。【附图说明】附图1为采用本专利技术提供的连续式乳化水性环氧乳液装置的结构示意图。附图2为本专利技术实施例2测得平均粒径示意图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术提供的【具体实施方式】作详细说明。实施例1 图1为采用本专利技术提供的连续式乳化水性环氧乳液装置的结构示意图。如图1所示，本装置包括有油相储槽(A)、水相储槽(B)和稀释罐(E，稀释罐又叫产品储槽或稀释釜)。另外装置中还包括起乳化分散作用的静态混合器(C)和管线式高速剪切乳化均质机(D)。所有设备均由带保温夹套的管路连接。在油相储罐(A)中，将固体环氧树脂与少量助溶剂和表面活性剂加温溶解成溶液状态后，经过Ml油相泵送至静态混合器(C)，同时打开水相储槽(B)，将去离子通过M2水相泵输送至静态混合器(C)。流量可通过流量计控制，Ml流量计采用质量流量计，M2采用体积流量计。正常情况下，油水进料比例要严格控制，优选比例为5-10:1 (重量比)。当油水混合物料经过静态混合器(C)预乳化时，被充分混合均匀后进入管线式高速剪切乳化均质机(D)。在管线式高速剪切乳化均质机的(D)的出口处设置转相点检测电导率仪(F)，转相后泵送至稀释罐(E)，用去离子水稀释至固体含量52%，得到最终产品。环氧树脂乳液的稳定性质量指标符合(I)离心稳定性:2000转/分，30分钟不分层(2)储存稳定性:6个月乳液不破乳分层(3)平均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续式水性环氧乳液的制造方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下：采用油相泵(M1)和水相泵(M2)分别将油相储罐(A)中含有表面活性剂的环氧树脂溶液和水相储罐(B)中的去离子水两相按一定质量比例要求送入静态混合器(C)中，油相的流量为3‑5KG/min， 水相的流量为0.3‑0.6L/min，经过静态混合器(C)后再泵送进管线式高速剪切乳化均质机（D）的乳化腔室，通过乳化腔室转子的高速旋转，油水两相被进一步乳化和均一化，并经过管线式高速剪切乳化均质机（D）出口处的转相点检测电导率仪（F），显示为水包油相后，物料被输送至稀释罐(E)中 ，然后添加去离子水稀释至质量固体含量为52%，得到最终产品，否则泵送至静态混合器前端重复乳化过程，所述油相储罐(A)中含有表面活性剂的环氧树脂溶液和水相储罐(B)中的去离子水两相质量比例为5‑10:1，乳化腔室转子的高速旋转的转速为500‑3000rpm。

【技术特征摘要】
1.一种连续式水性环氧乳液的制造方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下:采用油相泵(Ml)和水相泵(M2)分别将油相储罐㈧中含有表面活性剂的环氧树脂溶液和水相储罐(B)中的去离子水两相按一定质量比例要求送入静态混合器(C)中，油相的流量为3-5KG/min,水相的流量为0.3-0.6L/min，经过静态混合器(C)后再泵送进管线式高速剪切乳化均质机(D)的乳化腔室，通过乳化腔室转子的高速旋转，油水两相被进一步乳化和均一化,并经过管线式高速剪切乳化均质机(D )出口处的转相点检测电导率仪(F )，显示为水包油相后，物料被输送至稀释罐(E)中，然后添...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚唯亮，王沁，朱云龙，王建华，廖群晖，
申请(专利权)人：上海涂料有限公司上海新华树脂厂，
类型：发明
国别省市：上海;31