[发明专利]一种制备水性聚氨酯分散体的连续分散系统及其连续分散工艺和应用

说明书

本发明属于水性聚氨酯分散体连续生产技术领域，尤其涉及一种制备水性聚氨酯分散体的连续分散系统及其连续分散工艺和应用；连续分散系统包括：管式分散器，所述管式分散器开设有进料口和多个进水口；连续分散系统还包括：电机及其驱动的位于管式分散器内腔中轴上的多个齿列式分散盘。利用该系统能够实现高粘度离聚体的分散，实现快速、高效的连续化生产，且适用于多个品种应用，所得产品的质量稳定、粒径分布窄。

技术领域

本发明属于水性聚氨酯分散体连续生产技术领域，尤其涉及一种制备水性聚氨酯分散体的连续分散系统及其连续分散工艺和应用。

背景技术

水性聚氨酯分散体以水取代有机溶剂作为分散介质，不含可挥发性的有机溶剂(VOC)，是一种无味、无毒的绿色环保有机高分子材料。在其使用过程中水挥发后形成聚氨酯薄膜，因而，水性聚氨酯分散体的成膜物具有和聚氨酯材料同等优异的物理化学性能。

水性聚氨酯材料可以通过调整配方和化学改性方式得到不同软硬度、不同化学耐性的高性能材料，其广泛应用于木器涂料、纺织涂层、合成革、塑料涂层、金属涂层、个人护理、涂覆剂、粘合剂、密封剂、水性油墨等领域。

目前，工业上水性聚氨酯分散体的生产工艺以间歇法为主。间歇法工艺是指一次投料后，预聚、分散、脱溶剂工艺按时间顺序在反应釜内逐步进行的工艺过程。但是，间歇法生产工艺在水性聚氨酯分散体的生产中存在显著的缺点，具体如下：(1)生产效率低，装置空置率高，生产成本高；(2)生产过度依赖人工，自动化程度低；(3)产品批次间质量波动大，次品率高。

水性聚氨酯分散体的连续化生产工艺可有效克服间歇化生产带来的难题，专利文献CN102633971A公开了一种基于双螺杆反应器设计的水性聚氨酯分散体连续法生产工艺，采用120～200℃高温预聚，90～150℃高温分散的工艺；对水性聚氨酯体系而言，高温预聚会带来难以预测的副反应，大分子结构不可控，高温分散会导致乳液分散时粒径控制非常困难，因整个工艺温度较高，最终需要降温才能得到成品乳液，而且因其工艺能耗高而导致生产成本高。专利文献WO2017/009161A1公开了一种基于静态混合器的连续化分散装置，但是静态混合器的连续分散需要大量稀释溶剂的使用，且仅适用于中、低粘度体系，对高粘体系(离聚体粘度大于10万cp)的分散不适用，而水性聚氨酯的分散过程，特别是相转变过程，普遍粘度较高，大大限制了静态混合器在水性聚氨酯的应用。

另外，简单的分散器对内乳化的聚合物离聚体体系而言不具备优势，一般还需要通过高强度快速的连续分散，才能得到水性聚氨酯分散体，但该分散体极其不稳定，极易沉降。因此，探究适用于水性聚氨酯分散体的连续分散系统和连续分散工艺就成为重要的研究课题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种制备水性聚氨酯分散体的连续分散系统，利用该系统进行的连续生产工艺能够实现高粘度离聚体(预聚体)的分散，适用于多个品种的水性聚氨酯分散体快速、高效的连续化生产，完全实现自动化，生产成本低、能耗低；同时所得分散体产品的质量稳定、粒径分布窄。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

在本发明的一个方面，提供一种制备水性聚氨酯分散体的连续分散系统，包括：

管式分散器1，用于将水性聚氨酯预聚体在分散水中进行分散以制备水性聚氨酯分散体；所述管式分散器1开设有进料口2和多个(例如，10个)进水口，多个所述进水口沿着管式分散器1轴向方向均匀分布，所述进水口用于将分散水通入管式分散器1；在一些示例中，所述进料口2位于管式分散器的一端顶部，用于将水性聚氨酯预聚体通入管式分散器1；多个所述进水口沿着管式分散器1轴向方向等距离均匀开设在分散器的器壁。

所述连续分散系统还包括：电机4、位于管式分散器1内腔的中轴5及穿插在中轴上的多个齿列式分散盘6，所述中轴5沿着管式分散器的轴向分布，其一端与所述电机4相连接，另一端固定于管式分散器1内壁上。