[發(fā)明專利]一種基于雙螺桿反應器設計的水性聚氨酯分散體連續(xù)法生產(chǎn)工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210116805.3
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN102633971A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設計）人: 王武生
• 申請（專利權）人: 王武生
• 主分類號: C08G18/10
• 分類號: C08G18/10;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/44;C08G18/32;C08J3/03;B29C47/38;B29C47/92
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發(fā)明屬化學新材料領域，尤其涉及一種基于雙螺桿反應器設計的水性聚氨酯分散體連續(xù)法生產(chǎn)工藝。

背景技術

水性聚氨酯分散體以水作為分散介質(zhì)，在使用過程中僅有水揮發(fā)進入大氣，對環(huán)境無不良影響。同時采用水作為分散介質(zhì)使得水性聚氨酯分散體還具有無毒，無味，不燃，不爆安全的特點。水性聚氨酯分散體作為一種綠色環(huán)保高分子材料應用極為廣泛，可以取代傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯材料用于真皮涂飾，清潔工藝制備合成革，紙張施膠，紡織品涂層整理，紡織品涂料印花和膠漿，木器涂料，金屬涂料，塑料涂料，玻璃涂料，玻纖浸潤，無粉手套涂覆，涂膠手套，紡織品復合，真空吸塑，水性油墨（水性筆和噴墨打印油墨），鞋用粘合劑，包裝材料復合，復合材料粘合等。

水性聚氨酯分散體自上世紀60年代末工業(yè)化以來，發(fā)展極為迅速。但水性聚氨酯生產(chǎn)工藝到目前為止還只有間歇法生產(chǎn)和半連續(xù)法生產(chǎn)。所謂間歇法生產(chǎn)工藝是將水性聚氨酯分散體合成的預聚放在反應釜中進行，通常聚合溫度控制在80～100°C，預聚時間在2～8小時。隨著預聚反應的進行，預聚體分子量逐步提高，體系粘度會隨之增加。而反應釜通常難以處理高粘度體系，因此預聚過程通常需要添加有機溶劑降低聚合體系粘度。預聚反應完成后，將物料轉移到分散釜，在發(fā)射釜中進行中和和分散。所謂半連續(xù)法生產(chǎn)工藝，采用與間歇法相同的間歇預聚工藝，其后采用連續(xù)的分散器進行分散。

目前工業(yè)采用的間歇法和半連續(xù)法生產(chǎn)工藝主要存在以下缺點：

1）??反應釜通常難以處理高粘度體系，因此預聚過程通常需要添加有機溶劑降低聚合體系粘度。分散后溶劑殘留在分散體中，需要采用后處理工藝將殘留在分散體中的有機溶劑脫除。一方面增加生產(chǎn)工藝復雜性，另一方面造成一個綠色產(chǎn)品的生產(chǎn)過程并不綠色。回收的溶劑含有水分或其它化學物質(zhì)，一般不能重復使用，造成生產(chǎn)成本大幅提高。在丙酮法水性聚氨酯生產(chǎn)成本中溶劑成本可能高達生產(chǎn)成本的30～40％。

2）??生產(chǎn)周期長，設備使用效率低。間歇工藝和半連續(xù)工藝生產(chǎn)周期長達4～10小時。

3）??生產(chǎn)自動化程度低。

雙螺桿反應器廣泛用于聚氨酯熱縮彈性體的生產(chǎn)，但未見用于水性聚氨酯預聚體合成的研究報道。串聯(lián)混合器在半連續(xù)法水性聚氨酯合成中有應用，但這些串聯(lián)混合器是在在常溫常壓下工作。這種串聯(lián)混合器與間歇聚合釜組合構成半連續(xù)法水性聚氨酯生產(chǎn)工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種成本較低、耐堿性與耐酸性能更好的一種基于雙螺桿反應器設計的水性聚氨酯分散體連續(xù)法生產(chǎn)工藝。

為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術方案：

一種基于雙螺桿反應器設計的水性聚氨酯分散體連續(xù)法生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括以下工藝過程：

（1）通過計量泵將水性聚氨酯合成原料連續(xù)泵入原料混合器，并在原料混合器中預加熱到40～100°C；

（2）將所得的混合預熱的聚合原料注入雙螺桿反應器，雙螺桿的擠出時間設定在3～15分鐘，雙螺桿反應器溫度控制在120～200°C，壓力設定在0.1～0.5Mpa，得從雙螺桿擠出機擠出的預聚體；

（3）將從雙螺桿擠出機擠出的預聚體直接注入連續(xù)的高溫高壓一級分散混合器中，同時將蒸餾水或添加中和劑的蒸餾水以計量方式注入一級分散混合器中，在90～150°C高溫和0.1～0.5MPa高壓下分散；

（4）為了更加分散效果可以增加二級分散工藝，分散條件與一級分散相同；

（5）分散獲得的高溫分散體通過管道熱交換器冷卻到30～60°C，再經(jīng)過減壓器減壓后獲得低溫常壓分散體，分散體經(jīng)過過濾后包裝，即完成水性聚氨酯連續(xù)法生產(chǎn)的全過程。

所述的基于雙螺桿反應器設計的水性聚氨酯分散體連續(xù)法生產(chǎn)工藝，其特征在于：水性聚氨酯合成原料由二異氰酸酯，聚合物二元醇，小分子二元醇和親水擴鏈劑組成。

所述的基于雙螺桿反應器設計的水性聚氨酯分散體連續(xù)法生產(chǎn)工藝，其特征在于：所述的二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯，六次甲基二異氰酸酯，異佛爾酮二異氰酸酯，二苯基甲烷二異氰酸酯，二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯中的一種或多種混合。

所述的基于雙螺桿反應器設計的水性聚氨酯分散體連續(xù)法生產(chǎn)工藝，其特征在于：所述的聚合物二元醇為聚醚二元醇，聚酯二元醇，聚碳酸酯二元醇中的一種或多種混合。