CN108855663A - 一种离子液体掺混高压二氧化碳作混合溶剂的涂料喷涂系统及方法 - Google Patents

一种离子液体掺混高压二氧化碳作混合溶剂的涂料喷涂系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种离子液体掺混高压二氧化碳作混合溶剂的涂料喷涂系统及方法，属于油漆涂料喷涂领域。二氧化碳通过柱塞泵和加热器分别进行加压和加热操作，使二氧化碳变为高压二氧化碳，并与离子液体混合，制备对涂料溶解度极大的混合溶剂，该混合溶剂进入涂料罐，溶解其中的涂料树脂，并通过喷枪进行喷涂操作，获得均一涂膜。相比于传统二氧化碳喷涂以有机溶剂作涂料溶剂，二氧化碳作稀释剂，本发明以高压二氧化碳和离子液体混合液体作为涂料的溶剂，溶解涂料树脂，该方法可以有效减少有机溶剂使用量，起到保护环境的目的。

Description

一种离子液体掺混高压二氧化碳作混合溶剂的涂料喷涂系统 及方法
技术领域
本发明属于油漆涂料喷涂领域，涉及一种离子液体掺混高压二氧化碳作混合溶剂的涂料喷涂系统及方法。
背景技术
传统喷涂技术使用大量的挥发性有机溶剂，这些挥发性有机溶剂不仅会产生光化学烟雾、破坏臭氧层，而且长时间接触会降低人体免疫力，破坏造血系统，甚至产生癌症，虽然随后发展的二氧化碳喷涂技术使用二氧化碳代替了传统喷涂中使用到快挥发性有机溶剂，减少了有机溶剂的使用，但由于高压二氧化碳对聚合物溶解度很低，因此还需要使用慢挥发性有机溶剂溶解涂料树脂，高压二氧化碳仅起到稀释剂的作用，有机溶剂使用量仍很大，对环境存在污染。
发明内容
本发明针对上述问题，采用离子液体掺混高压二氧化碳的混合液体作为涂料树脂溶剂，通过该混合溶剂溶解涂料树脂进行高压无气喷涂，获得均一涂膜。可以完全替代涂料中使用的挥发性有机溶剂，达到保护环境的目的。
本发明的技术方案：
一种离子液体掺混高压二氧化碳作混合溶剂的涂料喷涂系统，该系统包括氮气气瓶15，依次相连的二氧化碳气瓶1、制冷换热器2、第一柱塞泵3、压力调节器4、第一加热器5、第一单向阀6、静态混合器10、涂料罐11、第二加热器12、高压视窗13和喷枪14；以及与静态混合器10依次相连的第二单向阀9、第二柱塞泵8和离子液体罐7；所述第一单向阀6和第二单向阀9与静态混合器10的入口相连，所述涂料罐11与静态混合器10的出口相连。
一种离子液体掺混高压二氧化碳作混合溶剂的涂料喷涂方法，步骤如下：
(1)向离子液体罐7和涂料罐11中分别添加离子液体和涂料树脂；打开二氧化碳气瓶1，二氧化碳进入制冷换热器2，并在制冷换热器2中降温至0℃；启动第一柱塞泵3，对降温后的二氧化碳进行加压，并通过压力调节器4将二氧化碳的出口压力调节为8-15MPa；第一加热器5把加压后的二氧化碳加热到40-70℃后，开启第一单向阀6，向静态混合器10中传输加压加热后的二氧化碳；启动第二柱塞泵8和第二单向阀9，离子液体从离子液体罐7传输至静态混合器10中；二氧化碳与离子液体在静态混合器10中混合，得到混合溶剂，通过调节第一柱塞泵3和第二柱塞泵8的行程参数，使二氧化碳在混合溶剂中的质量百分比为20-50％。
(2)将混合溶剂通入涂料罐11中，溶解其中的涂料树脂，形成涂料溶液；之后涂料溶液被输送至第二加热器12，第二加热器12对涂料溶液沿管路的沿程热损失进行补充，并把涂料溶液加热至喷涂温度，通过高压视窗13观察涂料溶液的相态，在不分相的情况下，打开氮气气瓶15对待喷出的涂料进行吹扫，随后打开喷枪14进行喷涂操作，并最终获得涂布好的基板。
所述的涂料树脂为丙烯酸涂料树脂、酚醛涂料树脂或聚氨酯涂料树脂，所述的离子液体为咪唑类离子液体。
本发明的有益效果：
(1)使用离子液体掺混高压二氧化碳的混合溶剂可以有效溶解涂料树脂，不仅能替代传统喷涂中使用的快挥发性有机溶剂，而且也可以替代慢挥发性有机溶剂，进一步减少挥发性有机化合物的排放，达到保护环境的目的；
(2)二氧化碳在离开无气喷枪喷嘴时，会快速从液态变成气态，产生剧烈的雾化效果，形成细小的液滴分布，这一方式可以改善涂膜质量；
(3)该方法在传统无气喷涂机器的基础上仅需要增加二氧化碳供给管路和离子液体供给管路即可，设备改建费用小；
(4)可以提高对劳动从业人员的保护，避免吸入过多有害物质，导致身体免疫力的下降以及其它病症。
附图说明
图1为离子液体掺混高压二氧化碳作混合溶剂的涂料喷涂系统。
图中：1二氧化碳气瓶；2制冷换热器；3第一柱塞泵；4压力调节器；5第一加热器；6第一单向阀；7离子液体罐；8第二柱塞泵；9第二单向阀；10静态混合器；11涂料罐；12第二加热器；13高压视窗；14喷枪；15氮气气瓶。
具体实施方式
下面将结合具体实施例和附图对本发明的技术方案进行进一步的说明。
一种离子液体掺混高压二氧化碳作混合溶剂的涂料喷涂系统，该系统包括氮气气瓶15，依次相连的二氧化碳气瓶1、制冷换热器2、第一柱塞泵3、压力调节器4、第一加热器5、第一单向阀6、静态混合器10、涂料罐11、第二加热器12、高压视窗13和喷枪14；以及与静态混合器10依次相连的第二单向阀9、第二柱塞泵8和离子液体罐7；所述第一单向阀6和第二单向阀9与静态混合器10的入口相连，所述涂料罐11与静态混合器10的出口相连。
一种离子液体掺混高压二氧化碳作混合溶剂的涂料喷涂方法，步骤如下：
(1)向离子液体罐7和涂料罐11中分别添加咪唑类离子液体和丙烯酸涂料，其中咪唑类离子液体采用纯离子液体；打开二氧化碳气瓶1，二氧化碳进入制冷换热器2，并在制冷换热器2中降温至0℃；启动第一柱塞泵3，对降温后的二氧化碳进行加压，并通过压力调节器4将二氧化碳的出口压力调节为10MPa；第一加热器5把加压后的二氧化碳加热到50℃后，开启第一单向阀6，向静态混合器10中传输加压加热后的二氧化碳；启动第二柱塞泵8和第二单向阀9，离子液体从离子液体罐7传输至静态混合器10中；二氧化碳与咪唑类离子液体在静态混合器10中混合，得到混合溶剂，通过第二柱塞泵8行程得到咪唑类离子液体体积流量，进而得到咪唑类离子液体质量流量，通过压力调节器4得到二氧化碳压力，通过第一加热器5设置的温度得到二氧化碳温度，根据温度和压力查得该条件下二氧化碳密度，根据第一柱塞泵3行程得到二氧化碳体积流量，进而得到二氧化碳质量流量，根据咪唑类离子液体和二氧化碳质量流量可以得到二氧化碳在咪唑类离子液体和高压二氧化碳混合溶剂所占的质量比，本实施例中二氧化碳质量占比为25％。
(2)将混合溶剂通入涂料罐11中，溶解其中的丙烯酸涂料，形成丙烯酸涂料溶液；之后丙烯酸涂料溶液被输送至第二加热器12，第二加热器12对丙烯酸涂料溶液沿管路的沿程热损失进行补充，并把丙烯酸涂料溶液加热至喷涂温度50℃，通过高压视窗13观察丙烯酸涂料溶液的相态，在不分相的情况下，打开氮气气瓶15对待喷出的涂料进行吹扫，随后打开喷枪14进行喷涂操作，并最终获得涂布好的基板。
所述离子液体罐、涂料罐采用304不锈钢制作，罐体耐压为20MPa。
所述静态混合器为SK型静态混合器。
所述喷枪为无气喷枪，喷枪喷嘴型号为307、309、311。

Claims (3)

1.一种离子液体掺混高压二氧化碳作混合溶剂的涂料喷涂系统，其特征在于，该系统包括氮气气瓶(15)，依次相连的二氧化碳气瓶(1)、制冷换热器(2)、第一柱塞泵(3)、压力调节器(4)、第一加热器(5)、第一单向阀(6)、静态混合器(10)、涂料罐(11)、第二加热器(12)、高压视窗(13)和喷枪(14)；以及与静态混合器(10)依次相连的第二单向阀(9)、第二柱塞泵(8)和离子液体罐(7)；所述第一单向阀(6)和第二单向阀(9)与静态混合器(10)的入口相连，所述涂料罐(11)与静态混合器(10)的出口相连。
2.采用权利要求1所述涂料喷涂系统的涂料喷涂方法，其特征在于，步骤如下：
(1)向离子液体罐(7)和涂料罐(11)中分别添加离子液体和涂料树脂；打开二氧化碳气瓶(1)，二氧化碳进入制冷换热器(2)，并在制冷换热器(2)中降温至0℃；启动第一柱塞泵(3)，对降温后的二氧化碳进行加压，并通过压力调节器(4)将二氧化碳的出口压力调节为8-15MPa；第一加热器(5)把加压后的二氧化碳加热到40-70℃后，开启第一单向阀(6)，向静态混合器(10)中传输加压加热后的二氧化碳；启动第二柱塞泵(8)和第二单向阀(9)，离子液体从离子液体罐(7)传输至静态混合器(10)中；二氧化碳与离子液体在静态混合器(10)中混合，得到混合溶剂，通过调节第一柱塞泵(3)和第二柱塞泵(8)的行程参数，使二氧化碳在混合溶剂中的质量百分比为20-50％。
(2)将混合溶剂通入涂料罐(11)中，溶解其中的涂料树脂，形成涂料溶液；之后涂料溶液被输送至第二加热器(12)，第二加热器(12)对涂料溶液沿管路的沿程热损失进行补充，并把涂料溶液加热至喷涂温度，通过高压视窗(13)观察涂料溶液的相态，在不分相的情况下，打开氮气气瓶(15)对待喷出的涂料进行吹扫，随后打开喷枪(14)进行喷涂操作，并最终获得涂布好的基板。
3.根据权利要求2所述的涂料喷涂方法，其特征在于，所述的涂料树脂为丙烯酸涂料树脂、酚醛涂料树脂或聚氨酯涂料树脂，所述的离子液体为咪唑类离子液体。
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