CN103623762A - 一种制备高粘硅油乳状液反应器 - Google Patents

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倪邦庆
林一鸣
范明明
蒋惠亮
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Abstract

本发明属于新型硅油乳状液制备技术领域，特别是涉及一种制备高粘硅油乳状液反应器；其特征是该反应器有容器主体、夹套、主搅拌器和刮壁搅拌器组成。主搅拌旋转使得物料产生流场，由于主搅拌器由三层不同旋向的桨叶，物料由容器底部向上流动，至液面处物料又被反向的桨叶往下压，油水两相形成剪切而乳化，桨叶的尺寸宽大特别适应于高粘度的硅油乳状液的制备；刮壁器可以沿着容器内壁刮扫粘附在壁面的乳化不良的物料，使其进入主搅拌乳化，该刮壁搅拌紧贴容器内壁，不会改变主搅拌的流场流型；容器采用平底带圆弧直边的封头，使得高粘物料向上流动更为方便，实现乳化的均匀；本发明制备的高粘硅油乳状液粒径分布窄，尤其适合制备大粒径的水包油(O/W)乳液，本发明还可以用于其它高粘物料体系的反应过程。

Description

一种制备高粘硅油乳状液反应器
技术领域
本发明属于新型硅油乳状液制备技术领域，特别是涉及一种制备高粘硅油乳状液反应器。
技术背景
硅油(聚硅氧烷)，即有机硅化合物，是指含有Si-O键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物，具有优良的化学稳定性、耐热耐寒性、耐候性、憎水性、润滑性、高折射性以及贮存稳定性，广泛应用于各种工业行业，包括汽车、建筑、化学品、电气工程和电子工业、医药工业、纸浆和造纸、运输业、航空航天工业、纺织、皮革、机械工程、金属加工等各个领域。高粘度硅油为高粘流体，由于成膜性好，可用于修复毛发的损伤和提高梳理性，同时因具有独特的润滑功能，其作为皮肤滋润剂、毛发调理剂的优秀性能已得到广泛的公认。另一方面，硅油由于其疏水性，在水相中难以分散，而直接应用于纤维则手感、牢度及弹性均不理想，因此需要制备成硅油乳状液后方能应用。与纯硅油相比，硅油乳状液不仅产品形态变化了，而且性能也大不一样。目前高粘硅油乳状液现已泛用于化妆品、护发产品、塑料加工和纺织品整理等方面，此外在建筑表面防水和皮革护理等方面也有广泛的应用。
高粘硅油的乳状液制备一直存在着乳化困难、乳液稳定性差、乳液的颗粒分布宽和可控性差等问题。通常高粘硅油乳状液为水包油(O/W)型，便于相关领域使用。现有的乳化装备通常采用常规搅拌反应釜，由于搅拌器的结构形式，适应不了高粘硅油体系的混合良好的要求，从而不能满足水剂和乳化剂(水相)与硅油(油相)的良好乳化，制备的乳状液粒径分布宽，产品不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备高粘硅油乳状液反应器，具有操作方便、结构简单，能有效制备高粘硅油乳液，克服常规搅拌反应釜的有关缺点。
按照本发明所提供设计方案，所述的一种制备高粘硅油乳状液反应器，包括反应器的容器主体(1)、夹套(2)、主搅拌器(3)和刮壁搅拌器(4)，其特征在于：容器主体(1)与夹套(2)相连，主搅拌器(3)和刮壁搅拌器(4)设置在容器主体(1)内，主搅拌器轴(3.4)在刮壁搅拌器轴(4.4)内，两者形成套轴，主搅拌器减速机(3.5)设在刮壁搅拌器减速机(4.5)上。
所述的容器主体(1)包括直筒体(1.1)、下封头(1.2)、上封头(1.3)、进液管(1.4)、人孔(1.5)和出料管(1.6)。直筒体(1.1)与下封头(1.2)和上封头(1.3)连接成整体，进液管(1.4)和人孔(1.5)安装在上封头(1.2)上，出料管(1.6)安装在下封头(1.2)的底部。下封头(1.2)为平底带圆弧直边形式。
所述的夹套(2)包括夹套简体(2.1)、夹套封头(2.2)、夹套下部管(2.3)和夹套上部管(2.4)。夹套简体(2.1)和夹套封头(2.2)连接成整体，它们与容器主体(1)连接。
所述的主搅拌器(3)包括下层搅拌桨(3.1)、中间搅拌桨(3.2)、上层搅拌桨(3.3)、主搅拌器轴(3.4)、主搅拌器减速机(3.5)和主搅拌器电机(3.6)。下层搅拌桨(3.1)、中间搅拌桨(3.2)和上层搅拌桨(3.3)与主搅拌器轴(3.4)相连，主搅拌器轴(3.4)与主搅拌器减速机(3.5)相连。下层搅拌桨(3.1)为四叶45°折桨，中间搅拌桨(3.2)二叶45°折桨，两者折向相同，上层搅拌桨(3.3)为二叶45°折桨，其折向与中间搅拌桨(3.2)的折向相反，下层搅拌桨(3.1)离容器主体(1)底部距离1～5cm。
所述的刮壁搅拌器(4)包括刮板(4.1)、刮板框(4.2)、刮壁横梁(4.3)、刮壁搅拌器轴(4.4)、刮壁搅拌器减速机(4.5)和电机(4.6)。刮板(4.1)安装在刮板框(4.2)上，刮壁横梁(4.3)与刮板框(4.2)和刮壁搅拌器轴(4.4)相连，刮壁搅拌器减速机(4.5)与刮壁搅拌器轴(4.4)相连。刮壁搅拌器(4)沿容器主体(1)的内壁设置，其刮板(4.1)的材料为聚四氟乙烯板材。
本发明有益效果是引入三层不同旋向的桨叶，物料由容器底部向上流动，至液面处物料又被反向的桨叶往下压，油水两相形成剪切而乳化，桨叶的尺寸宽大特别适应于高粘度的硅油乳状液的制备；刮壁器可以沿着容器内壁刮扫粘附在壁面的乳化不良的物料，使其进入主搅拌乳化，该刮壁搅拌紧贴容器内壁，不会改变主搅拌的流场流型；容器采用平底带圆弧直边的封头，使得高粘物料向上流动更为方便，实现乳化的均匀。
附图说明
图1为一种制备高粘硅油乳状液反应器结构示意图
具体实施方式
图1所示为一种制备高粘硅油乳状液反应器结构示意图，主要由容器主体1、夹套2、主搅拌器3和刮壁搅拌器4组成，其特征在于：容器主体1与夹套2相连，主搅拌器3和刮壁搅拌器4设置在容器主体1内，主搅拌器轴3.4在刮壁搅拌器轴4.4内，两者形成套轴，主搅拌器减速机3.5设在刮壁搅拌器减速机4.5上。
所述的容器主体1包括直筒体1.1、下封头1.2、上封头1.3、进液管1.4、人孔1.5和出料管1.6。直简体1.1与下封头1.2和上封头1.3连接成整体，进液管1.4和人孔1.5安装在上封头1.2上，出料管1.6安装在下封头1.2的底部。容器密闭，可抽真空操作，消除气泡产生。高粘硅油的投料可在人孔1.5进行，水剂和乳化剂在进液管1.4进行，制备后的乳状液成品通过出料管1.6放出。下封头1.2为平底带圆弧直边形式，使得高粘物料向上流动更为方便。
所述的夹套2包括夹套简体2.1、夹套封头2.2、夹套下部管2.3和夹套上部管2.4。夹套简体2.1和夹套封头2.2连接成整体，它们与容器主体1连接。夹套可供乳状液制备工艺所需的加热或冷却，加热或冷却介质可通过夹套下部管2.3和夹套上部管2.4进出，满足工艺要求。
所述的主搅拌器3由下层搅拌桨3.1、中间搅拌桨3.2、上层搅拌桨3.3、主搅拌器轴3.4、主搅拌器减速机3.5和主搅拌器电机3.6组成。下层搅拌桨3.1、中间搅拌桨3.2和上层搅拌桨3.3与主搅拌器轴3.4相连，主搅拌器轴3.4与主搅拌器减速机3.5相连。下层搅拌桨3.1为四叶45°折桨，中间搅拌桨3.2二叶45°折桨，两者折向相同，上层搅拌桨3.3为二叶45°折桨，其折向与中间搅拌桨3.2的折向相反。这种主搅拌器三层不同旋向的桨叶，物料由容器底部向上流动，至液面处物料又被反向的桨叶往下压，油水两相形成剪切而乳化，桨叶的尺寸宽大特别适应于高粘度的硅油乳状液的制备。下层搅拌桨3.1离容器主体1底部距离1～5cm，如此的间隙可以充分铲起，防止底部沉积。
所述的刮壁搅拌器4包括刮板4.1、刮板框4.2、刮壁横梁4.3、刮壁搅拌器轴4.4、刮壁搅拌器减速机4.5和电机4.6，刮板4.1安装在刮板框4.2上，刮壁横梁4.3与刮板框4.2和刮壁搅拌器轴4.4相连，刮壁搅拌器减速机4.5与刮壁搅拌器轴4.4相连。刮壁搅拌器4沿容器主体1的内壁设置，刮壁器可以沿着容器内壁刮扫粘附在壁面的乳化不良的物料，使其进入主搅拌乳化，该刮壁搅拌紧贴容器内壁，不会改变主搅拌的流场流型。其刮板4.1的材料为聚四氟乙烯板材，适应面广泛。
利用本发明的反应器进行粘度为5×105mm2/s和1.0×106mm2/s两种高粘二甲基硅油分别乳化，结果表明：在相同乳化剂和乳化配方下，利用本发明的反应器制得的硅油乳状液比常规反应釜设备制得的乳液颗粒粒径分布窄、稳定性好、无气泡、外观好。

Claims (6)

1.一种制备高粘硅油乳状液反应器，包括反应器的容器主体(1)、夹套(2)、主搅拌器(3)和刮壁搅拌器(4)，其特征在于：容器主体(1)与夹套(2)相连，主搅拌器(3)和刮壁搅拌器(4)设置在容器主体(1)内，主搅拌器轴(3.4)在刮壁搅拌器轴(4.4)内，两者形成套轴，主搅拌器减速机(3.5)设在刮壁搅拌器减速机(4.5)上。
2.根据权利要求1所述一种制备高粘硅油乳状液反应器，其特征在于：所述反应器的容器主体(1)连接的封头(1.2)为平底带圆弧直边形式。
3.根据权利要求1所述一种制备高粘硅油乳状液反应器，其特征在于：所述的下层搅拌桨(3.1)为4叶45°折桨，中间搅拌桨(3.2)2叶45°折桨，两者折向相同，上层搅拌桨(3.3)为2叶45°折桨，其折向与中间搅拌桨(3.2)的折向相反，下层搅拌桨(3.1)离容器主体(1)底部距离1～5cm。
4.据权利要求1所述一种制备高粘硅油乳状液反应器，其特征在于：所述的刮壁搅拌器(4)沿容器主体(1)的内壁设置，其刮板(4.1)的材料为聚四氟乙烯板材。
5.据权利要求1所述一种制备高粘硅油乳状液反应器，其特征在于：所述的主搅拌器(3)包括下层搅拌桨(3.1)、中间搅拌桨(3.2)、上层搅拌桨(3.3)、主搅拌器轴(3.4)、主搅拌器减速机(3.5)和主搅拌器电机(3.6)，下层搅拌桨(3.1)、中间搅拌桨(3.2)和上层搅拌桨(3.3)与主搅拌器轴(3.4)相连，主搅拌器轴(3.4)与主搅拌器减速机(3.5)相连。
6.据权利要求1所述一种制备高粘硅油乳状液反应器，其特征在于：所述的刮壁搅拌器(4)包括刮板(4.1)、刮板框(4.2)、刮壁横梁(4.3)、刮壁搅拌器轴(4.4)、刮壁搅拌器减速机(4.5)和电机(4.6)，刮板(4.1)安装在刮板框(4.2)上，刮壁横梁(4.3)与刮板框(4.2)和刮壁搅拌器轴(4.4)相连，刮壁搅拌器减速机(4.5)与刮壁搅拌器轴(4.4)相连。
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