[發明專利]一種制備水性聚氨酯分散體的連續生產系統、水性聚氨酯分散體的連續生產工藝和應用

有效

• 申請號: 201711466121.5
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108097194B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 趙偉國;孫永建
• 申請（專利權）人: 萬華化學（寧波）有限公司;萬華化學（廣東）有限公司;萬華化學集團股份有限公司
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;B01F7/00;B01F5/06;B01F13/10;C08G18/08;C08G18/10;C08G18/48;C08G18/66;C08G18/32;C08G18/34;C09D175/08;C09J175/08;C09D175/14
• 代理公司: 北京信諾創成知識產權代理有限公司 11728
• 代理人: 陳悅軍

本發明屬于水性聚氨酯分散體連續生產技術領域，提供一種制備水性聚氨酯分散體的連續生產系統、水性聚氨酯分散體的連續生產工藝和應用，連續生產工藝包括：(1)將多異氰酸酯與低聚物多元醇在第一管式反應器VR1中得到預聚體I；低聚物多元醇分四部分加入VR1中；(2)將預聚體I與非離子親水化合物在第二管式反應器VR2中得到預聚體II；非離子親水化合物分三部分加入VR2中；(3)將預聚體II與溶劑在VR3中稀釋；(4)稀釋后與親水擴鏈劑、小分子二元胺在VR4中；(5)在VR5中進行乳化分散。該工藝能夠實現水性聚氨酯分散體快速、高效的連續化生產。

技術領域

本發明屬于水性聚氨酯分散體連續生產技術領域，尤其涉及一種制備水性聚氨酯分散體的連續生產系統、水性聚氨酯分散體的連續生產工藝和應用。

背景技術

水性聚氨酯分散體以水取代有機溶劑作為分散介質，不含可揮發性的有機溶劑(VOC)，是一種無味、無毒的綠色環保有機高分子材料。在其使用過程中水揮發后形成聚氨酯薄膜，因而，水性聚氨酯分散體的成膜物具有和聚氨酯材料同等優異的物理化學性能。

水性聚氨酯材料可以通過調整配方和化學改性方式得到不同軟硬度、不同化學耐性的高性能材料，其廣泛應用于木器涂料、紡織涂層、合成革、塑料涂層、金屬涂層、個人護理、涂覆劑、粘合劑、密封劑、水性油墨等領域。

目前，工業上水性聚氨酯分散體的生產工藝以間歇法為主。間歇法工藝是指一次投料后，預聚、分散、脫溶劑工藝按時間順序在反應釜內逐步進行的工藝過程。但是，間歇法生產工藝在水性聚氨酯分散體的生產中存在顯著的缺點，具體如下：(1)生產效率低，裝置空置率高，生產成本高；(2)生產過度依賴人工，自動化程度低；(3)產品批次間質量波動大，次品率高。

水性聚氨酯分散體的連續化生產工藝可有效克服間歇化生產帶來的難題，專利文獻CN102633971A公開了一種基于雙螺桿反應器設計的水性聚氨酯分散體連續法生產工藝，采用120～200℃高溫預聚，90～150℃高溫分散的工藝；對水性聚氨酯體系而言，高溫預聚會帶來難以預測的副反應，大分子結構不可控，高溫分散會導致乳液分散時粒徑控制非常困難，因整個工藝溫度較高，最終需要降溫才能得到成品乳液，而且因其工藝能耗高而導致生產成本高。專利文獻WO2017/009161A1公開了一種基于靜態混合器的連續化分散裝置，但是其中并沒有提及預聚過程的連續化生產工藝。

另外，簡單的管式反應器對反應粘度較低的液相體系具備優勢，但水性聚氨酯預聚體隨反應進行，預聚體粘度從低粘逐漸增至高粘，如果沒有安裝合適的內構件，管式反應器在連續生產中的混合效果和反應速率受到影響，產品的分子量分布很寬，反應速率很慢，產品性能大幅下降。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術存在的問題，提供一種制備水性聚氨酯分散體的連續生產系統、水性聚氨酯分散體的連續生產工藝和應用，該連續生產工藝能夠實現多個品種的水性聚氨酯分散體快速、高效的連續化生產，完全實現自動化，能耗低、生產成本低、產品質量穩定。

為了實現上述目的，本發明提供一種制備水性聚氨酯分散體的連續生產系統，包括：

多個管式反應器，用于將反應物料進行反應；多個所述管式反應器依次通過串聯相互連接。

根據本發明提供的連續生產系統，優選地，所述連續生產系統還包括：多個與每個管式反應器的進料口相連接的混合器，用于將反應原料混合均勻并連續注入管式反應器；所述混合器優選為帶有攪拌的動態混合器或不帶攪拌的靜態混合器。

根據本發明提供的連續生產系統，優選地，多個管式反應器包括第一管式反應器VR1、第二管式反應器VR2、第三管式反應器VR3、第四管式反應器VR4、第五管式反應器VR5、第六管式反應器VR6和第七管式反應器VR7；