[發(fā)明專利]一種水性樹脂連續(xù)型超聲乳化裝置及其使用方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110420851.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN113181784A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 來水利;王召帥;高凱;楊軍勝;胡雯;陳功
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01F3/08
• 分類號(hào): B01F3/08;B01F13/10;B01F11/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 房鑫

本發(fā)明提供一種水性樹脂連續(xù)型超聲乳化裝置及其使用方法，包括乳化腔和預(yù)混腔，預(yù)混腔頂部設(shè)置有第一進(jìn)料口和第二進(jìn)料口，預(yù)混腔中設(shè)置有混料攪拌裝置，預(yù)混腔底部的出料口通過進(jìn)料泵與乳化腔的進(jìn)料口連接，乳化腔頂部和底部均設(shè)置有聚能超聲波發(fā)生器，聚能超聲波發(fā)生器的超聲探頭伸入乳化腔中，乳化腔頂部設(shè)置有高速分散機(jī)，高速分散機(jī)的分散盤設(shè)置在乳化腔中，乳化腔外壁設(shè)置有多組發(fā)散超聲波發(fā)生器，乳化腔出料口設(shè)置有出料口閥門。本發(fā)明利用超聲波的機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng)在兩種物料之間形成微粒間的劇烈作用，在很短的時(shí)間內(nèi)完成物料的乳化過程，改善了超聲乳化裝置的連續(xù)性，提高了乳化產(chǎn)物的產(chǎn)量和產(chǎn)出效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水性樹脂生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體屬于一種水性樹脂連續(xù)型超聲乳化裝置及其使用方法。

背景技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，乳化工藝是產(chǎn)品生產(chǎn)過程中重要的工藝。超聲乳化是指在超聲波能量作用下，使兩種或兩種以上不相溶液體混合均勻形成分散物系，其中一種液體均勻分布在另一液體之中而形成乳狀液的工藝過程。

現(xiàn)在人們所能接受關(guān)于超聲乳化的機(jī)理有兩種，一是空化機(jī)理，二是界面不穩(wěn)定性機(jī)理。超聲波空化機(jī)理是指在強(qiáng)超聲波作用下，液體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的小氣泡，小氣泡將隨著超聲振動(dòng)而逐漸生長(zhǎng)和增大，然后又突然破滅和分裂，分裂后的氣泡又連續(xù)生長(zhǎng)和破滅。這些小氣泡急速崩潰時(shí)在氣泡內(nèi)產(chǎn)生了高溫高壓，且因氣泡周圍的液體高速?zèng)_入氣泡而在氣泡附近的液體中產(chǎn)生了強(qiáng)烈的局部激波，也形成了局部的高溫高壓，從而產(chǎn)生了超聲的粉碎、乳化作用。界面不穩(wěn)定性機(jī)理是指當(dāng)超聲射到兩液體分界面上時(shí)，界面受到很高的周期性加速度，從而導(dǎo)致界面不穩(wěn)定，相應(yīng)的使界面的擾動(dòng)增大，最后引起一種液體殘缺不全地射入到另一種液體，導(dǎo)致乳化。空化和界面不穩(wěn)定性都是造成超聲乳化的原因，這兩種機(jī)理單獨(dú)地支配乳化過程或者互相補(bǔ)充，這取決于實(shí)驗(yàn)條件。在有利的液體條件下，如有溶解氣體、低外壓力、低粘滯性等，空化機(jī)理是主要的；而當(dāng)兩液體密度相差很大時(shí)，界面不穩(wěn)定性是支配因素。

超聲乳化與螺旋漿、膠體磨和均化器等一般乳化設(shè)備相比具有許多優(yōu)點(diǎn):(1)所形成的乳液平均液滴尺寸小，可為0.2～2μm；液滴尺寸分布范圍窄，可為0.1～10μm或更窄；濃度高，純?nèi)橐簼舛瓤沙^30％，外加乳化劑可高達(dá)70％。(2)所形成的乳液更加穩(wěn)定。超聲乳化的一個(gè)重要特點(diǎn)就是可以不用或少用乳化劑使產(chǎn)生極穩(wěn)定的乳液。(3)可以控制乳液的類型。采用超聲乳化，在某些聲場(chǎng)條件下，O/W(水包油)和W/O(油包水)型乳液都可制備，然而用機(jī)械乳化方法這是不可能的。(4)生產(chǎn)乳液所需功率小。超聲乳化的明顯優(yōu)點(diǎn)已促使它在食品、造紙、油漆、化工、醫(yī)藥、紡織、石油、冶金等許多工業(yè)處理中已越來越多地得到應(yīng)用。

在高分子樹脂材料的生產(chǎn)過程中，乳化工藝是產(chǎn)品生產(chǎn)過程中最重要的工藝。傳統(tǒng)的樹脂乳化裝置基本上是使用反應(yīng)釜或單獨(dú)的分散釜，在釜內(nèi)設(shè)置高速分散機(jī)的方式進(jìn)行乳化。這種方式有很多缺點(diǎn)，一是對(duì)于大型反應(yīng)釜而言，需要大功率的供電設(shè)備，投資大，能耗高；二是分散盤不能對(duì)釜內(nèi)所有樹脂預(yù)聚體形成有效的剪切，可能會(huì)導(dǎo)致乳化失敗或乳膠粒子直徑過大等缺點(diǎn)。

目前，在高分子樹脂材料領(lǐng)域乳化效果較好的裝置是間歇式超聲乳化裝置，此裝置的優(yōu)點(diǎn)是乳膠粒子更小，粒徑分布更好，乳液穩(wěn)定性好，投資低，能源消耗少，但是這種乳化裝置產(chǎn)量低，連續(xù)性差，針對(duì)這一缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種連續(xù)型的超聲乳化裝置，將連續(xù)型超聲乳化裝置的優(yōu)勢(shì)在樹脂工業(yè)上應(yīng)用，提高產(chǎn)量和效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種水性樹脂連續(xù)型超聲乳化裝置及其使用方法，采用管道式超聲乳化處理中的瞬間法，改善了超聲乳化裝置的連續(xù)性，提高了乳化產(chǎn)物的產(chǎn)量和產(chǎn)出效率。