CN108246133A - 一种氨基硅油乳化反应器 - Google Patents

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贺云鹏
范明明
刘学民
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Abstract

本发明属于新型乳化技术领域，特别是涉及一种氨基硅油乳化反应器；其特征是该反应器有容器主体、夹套、主搅拌器和多孔剪切搅拌器组成，主搅拌器和多孔剪切搅拌器以同心轴形式安装，可以差异式旋转速度运行。主搅拌器由三层不同斜桨角度的桨叶，物料在桨叶作用下产生斜桨角度流体动力，形成不同方向的流动撞击，达到全混流；多孔剪切搅拌器以四层桨叶与主搅拌器的桨叶错开，主搅拌的流体与多孔剪切搅拌器的桨叶形成对流撞击，在多孔处获得剪切，加上活动刮壁板的作用，使黏着在壁上的物料刮下来，物料更新快，使乳化优良；本发明制备的硅油乳状液粒径分布窄，适应于不同粘度和粒径的水包油乳液，本发明还可用于其它粘稠物系的反应过程。

Description

一种氨基硅油乳化反应器
技术领域
本发明属于新型硅油乳化技术领域，特别是涉及一种氨基硅油乳化反应器。
背景技术
硅油(聚硅氧烷)，即有机硅化合物，是指含有Si-0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己得到广泛的公认。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。目前氨基硅油乳状液广泛用于化妆品、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。
氨基硅油的乳化制备乳状液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。通常氨基硅油乳状液为水包油(O/W)型，便于相关领域使用。由于氨基硅油粘度有的很高，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，适应不了氨基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氨基硅油乳化反应器，具有操作方便、结构简单，能有效制备宽范围含水量的油包水乳液，克服常规乳化设备的有关缺点。
按照本发明所提供设计方案，所述的一种制备油包水乳状液反应器，包括反应器的容器主体(1)、夹套(2)、主搅拌器(3)和多孔剪切搅拌器(4)，其特征在于：容器主体(1)与夹套(2)相连，主搅拌器(3)和多孔剪切搅拌器(4)设置在容器主体(1)内，主搅拌器轴(3.4)在多孔剪切搅拌器轴(4.6)内，两者形成套轴，主搅拌器减速机(3.5)设在多孔剪切搅拌器减速机(4.7)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)为锥形封头。
所述的夹套(2)包括夹套筒体(2.1)、夹套封头(2.2)、夹套下部管(2.3)和夹套上部管(2.4)。夹套筒体(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37～45°折桨，中间搅拌桨(3.2)二叶37～45°折桨，两者折向相同，上层搅拌桨(3.3)为二叶37～45°折桨，其折向与中间搅拌桨(3.2)的折向相反。
所述的多孔剪切搅拌器(4)包括轴套(4.1)、多孔桨叶(4.2)、活动刮壁板(4.3)、搅拌框(4.4)、横梁(4.5)、多孔剪切搅拌器轴(4.6)、多孔剪切搅拌器减速机(4.7)和电机(4.8)，多孔桨叶(4.2)安装在搅拌框(4.4)上，搅拌框(4.4)上安装活动刮壁板(4.3)、横梁(4.5)与搅拌框(4.4)和多孔剪切搅拌器轴(4.6)相连，多孔剪切搅拌器减速机(4.7)与多孔剪切搅拌器轴(4.6)相连，轴套(4.1)与主搅拌器轴(3.4)相连。
所述的多孔剪切搅拌器(4)沿容器主体(1)的内壁设置，其4层多孔桨叶(4.2)开有圆孔，圆孔的直径在5～20mm，开孔率在20～50％。
本发明有益效果是主搅拌器和多孔剪切搅拌器以同心轴形式安装，可以差异式旋转速度运行。主搅拌旋转使得物料产生流场，由于主搅拌器由三层不同斜桨角度的桨叶，物料在桨叶作用下产生流体动力，以斜桨角度流动，形成容器内流体不同方向的流动撞击，达到全混流的效果；多孔剪切搅拌器以四层桨叶与主搅拌器的桨叶错开安装，主搅拌所推动的流体与多孔剪切搅拌器的桨叶形成对流撞击，在多孔处获得合适强度的剪切，使得油水混合液乳化优良，由于搅拌器的尺寸接近容器壁，以及桨叶数量多和面积大，加上活动刮壁板的搅拌，使黏着在壁上的物料刮下来，确保主体混合优良；容器采用锥形封头，物料流动性比椭圆型更好，刮壁更彻底，放料方便；本发明制备的油包水(W/O)乳液粒径分布窄，尤其适合制备含水量宽范围的油包水(W/O)乳液。
附图说明
图1为一种氨基硅油乳化反应器结构示意图。
具体实施方式
图1所示为一种氨基硅油乳化反应器结构示意图，主要由容器主体1、夹套2、主搅拌器3和多孔剪切搅拌器4组成，其特征在于：容器主体1与夹套2相连，主搅拌器3和多孔剪切搅拌器4设置在容器主体1内，主搅拌器轴3.4在多孔剪切搅拌器轴4.4内，两者形成套轴，主搅拌器减速机3.5设在多孔剪切搅拌器减速机4.7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。容器密闭，可抽真空操作，消除气泡产生。油相物料的投料可在人孔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为锥形封头，使得乳液物料流动性比椭圆型更好，刮壁更彻底，放料方便。
所述的夹套2包括夹套筒体2.1、夹套封头2.2、夹套下部管2.3和夹套上部管2.4。夹套筒体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37～45°折桨，中间搅拌桨3.2二叶37～45°折桨，两者折向相同，上层搅拌桨3.3为二叶37～45°折桨，其折向与中间搅拌桨3.2的折向相反。主搅拌旋转使得物料产生流场，由于主搅拌器由三层不同斜桨角度的桨叶，物料在桨叶作用下产生流体动力，以斜桨角度流动，形成容器内流体不同方向的流动撞击，达到全混流的效果。
所述的多孔剪切搅拌器4包括轴套4.1、多孔桨叶4.2、活动刮壁板4.3、搅拌框4.4、横梁4.5、多孔剪切搅拌器轴4.6、多孔剪切搅拌器减速机4.7和电机4.8。多孔桨叶4.2安装在搅拌框4.4上，搅拌框4.4上安装活动刮壁板4.3、横梁4.5与搅拌框4.4和多孔剪切搅拌器轴4.6相连，多孔剪切搅拌器减速机4.7与多孔剪切搅拌器轴4.6相连，轴套4.1与主搅拌器轴3.4相连。多孔剪切搅拌器以4层桨叶与主搅拌器的桨叶错开安装，主搅拌所推动的流体与多孔剪切搅拌器的桨叶形成对流撞击，在多孔处获得合适强度的剪切，使得油水混合液乳化优良。多孔剪切搅拌器4沿容器主体1的内壁设置，其4层多孔桨叶4.2开有圆孔，圆孔的直径在5～20mm，开孔率在20～50％，由于搅拌器的尺寸接近容器壁，以及桨叶数量多和面积大，加上活动刮壁板的搅拌，使黏着在壁上的物料刮下来，确保主体混合优良，孔直径大小和数量(开孔率)可根据乳液含水量和剪切要求而定。
利用本发明的反应器进行50％质量分数的复配硅油和乳化剂与50％质量分数的水进行乳化，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乳状液比常规反应釜和均质机设备制得的乳液颗粒粒径分布窄、稳定性好、外观好，用于化妆品的护发素中应用，效果明显好。

Claims (6)

1.一种氨基硅油乳化反应器，包括反应器的容器主体(1)、夹套(2)、主搅拌器(3)和多孔剪切搅拌器(4)，其特征在于：容器主体(1)与夹套(2)相连，主搅拌器(3)和多孔剪切搅拌器(4)设置在容器主体(1)内，主搅拌器轴(3.4)在多孔剪切搅拌器轴(4.6)内，两者形成套轴，主搅拌器减速机(3.5)设在多孔剪切搅拌器减速机(4.7)上。
2.根据权利要求1所述一种氨基硅油乳化反应器，其特征在于：所述反应器的容器主体(1)连接的封头(1.2)为锥形封头。
3.根据权利要求1所述一种氨基硅油乳化反应器，其特征在于：所述的下层搅拌桨(3.1)为4叶37～45°折桨，中间搅拌桨(3.2)2叶37～45°折桨，两者折向相同，上层搅拌桨(3.3)为2叶37～45°折桨，其折向与中间搅拌桨(3.2)的折向相反。
4.根据权利要求1所述一种氨基硅油乳化反应器，其特征在于：所述的多孔剪切搅拌器(4)沿容器主体(1)的内壁设置，其4层多孔桨叶(4.2)开有圆孔，圆孔的直径在5～20mm，开孔率在20～50％。
5.根据权利要求1所述一种氨基硅油乳化反应器，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，并与多孔剪切搅拌器(4)的轴套(4.1)相连。
6.根据权利要求1所述一种氨基硅油乳化反应器，其特征在于：所述的多孔剪切搅拌器(4)包括轴套(4.1)、多孔桨叶(4.2)、活动刮壁板(4.3)、搅拌框(4.4)、横梁(4.5)、多孔剪切搅拌器轴(4.6)、多孔剪切搅拌器减速机(4.7)和电机(4.8)，多孔桨叶(4.2)安装在搅拌框(4.4)上，搅拌框(4.4)上安装活动刮壁板(4.3)、横梁(4.5)与搅拌框(4.4)和多孔剪切搅拌器轴(4.6)相连，多孔剪切搅拌器减速机(4.7)与多孔剪切搅拌器轴(4.6)相连，轴套(4.1)与主搅拌器轴(3.4)相连。
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