CN111377833A - 一种ac发泡剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种AC发泡剂的制备方法,该方法使用喷射反应装置使部分联二脲浆料和氯气剧烈混合,瞬间反应生成AC发泡剂晶核,再将晶核加入剩余的联二脲浆料中,加入氧化剂氧化生成AC发泡剂。该工艺的优点是,能够控制AC发泡剂的粒径和粒径分布范围,有利于提高AC发泡剂使用的稳定性,提高产品附加值及市场竞争力。

Description

一种AC发泡剂的制备方法
技术领域
本发明涉及AC发泡剂技术领域,具体的本发明涉及一种AC发泡剂的制备方法。
背景技术
AC(学名偶氮二甲酰胺)发泡剂可在很窄的温度范围,极短的时间内分解产生大量气体,而且生成的气体和残余物无毒、无臭、无污染、不着色、不腐蚀加工设备、不影响制品的力学性能和稳定性,在塑料和橡胶中有很好的分散性,形成的泡孔细密均匀,是世界上应用范围最广的有机发泡剂。
衡量AC发泡剂产品质量好坏的一个重要指标是产品粒径大小及分布状态,现有产品粒径存在分布宽且不规则现象,AC发泡剂粒径分布过宽会给发泡工艺造成很多困难。小粒径的AC发泡剂由于比表面积大,活性强,分解过程短,势必会提前发泡,造成发泡制品的次品和废品率高。而大粒径的AC发泡剂,由于比表面积小,活性弱,分解过程长,又势必延迟发泡甚至不发泡,使得发泡制品的表面泛黄,严重影响泡沫制品的颜色和质量。因此发泡剂应用厂家都非常希望发泡剂的粒径分布要尽量窄即发泡剂的粒径要尽量均匀。
我国出口及国内销售的产品,大都是发泡剂AC原粉,品种单一,同时存在产品颗粒表面粗糙,粒径分布范围宽等特点,产品附加低,售价比国外低,无法满足市场需求。因此研发新工艺技术来改变国内发泡剂AC品种单一的落后面貌,以增加花色品种满足各类用户市场需求,提高产品质量,提高产品附加值及市场竞争力,显得十分必要与迫切。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中的不足,提供一种调控AC发泡剂粒径的方法,提高了AC发泡剂的产品质量与产品附加值,提高了产品的市场竞争力及经济效益。
为达到上述目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种AC发泡剂的制备方法,包括以下步骤:
(1).粉碎联二脲原料:将合成的联二脲进行过滤洗涤,并将联二脲进行超细粉碎至粒径4~8μm;
(2).联二脲浆料的制备:将粉碎后的联二脲加水,配成含联二脲20~40%的联二脲浆料,然后加入联二脲质量比0.3~10%的氧化助剂;
(3).生成晶种:将配置好的3%~10%的联二脲浆料通过液体喷射装置高速喷出,从喷射反应装置的一个进口进入喷射反应装置内,在喷射反应装置内形成真空,将氯气从喷射反应装置的另一个进口吸入喷射反应装置内,在喷射反应装置内两者剧烈混合,瞬间形成大量的AC发泡剂晶种,收集带AC发泡剂晶种的反应混合物;
(4).混合均匀:将剩余的联二脲浆料和生成的AC发泡剂晶种加入设置有气体分散器的反应釜中,并加入晶型控制剂混合均匀;
(5).加入氧化剂继续氧化至反应结束;
(6).洗涤干燥:反应结束后,浆料通过分离、洗涤、干燥,制得成品AC发泡剂。
进一步的,所述步骤(5)中的氧化剂为氯气,控制前期氯气流量为0.8~1.2m3/min,中期氯气流量为2.1~2.8m3/min,后期氯气流量为0.8~1.2m3/min。
进一步的,步骤(5)中的氧化剂为双氧水和氯气。
进一步的,所述步骤(5)包括步骤:
向反应釜内通入氯气达到理论通氯量的85%~95%后,滴加双氧水继续氧化直至反应结束,控制前期氯气流量为0.8~1.2m3/min,中期氯气流量为2.1~2.8m3/min,后期氯气流量为0.8~1.2m3/min。
进一步的,所述步骤(5)包括步骤:
同时通入氯气和滴加双氧水,所通入的氯气和双氧水的摩尔比为(1.1~1.2):(1~1.05),控制前期氯气流量为0.8~1.2m3/min,中期氯气流量为2.1~2.8m3/min,后期氯气流量为0.8~1.2m3/min,直至反应结束。
进一步的,所述晶型控制剂为乌洛托品。
进一步的,所述气体分散器包括进气管、底板、侧壁和盖板;所述底板、侧壁和盖板固定连接形成一个腔室;所述进气管一端和所述盖板贯通连接;所述盖板为锥形,在所述盖板上均匀开有通气孔。
进一步的,所述盖板和所述侧壁之间有一夹角α,所述α的大小为90°~120°。
进一步的,所述进气管上空套一个叶轮,所述叶轮可径向转动。
进一步的,所述反应釜底部设置有离合器,所述离合器能使所述叶轮和所述气体分散器同速旋转或所述气体分散器单独旋转,所述叶轮在被水流带动低速转动。
进一步的,所述喷射反应装置设置喷头、喷射管和反应室,所述喷头的出口和所述喷射管一端相连,所述喷射管另一端和所述容纳室相连,所述喷头有两个进口,所述联二脲浆料从一个进口进入喷头,所述氧化剂从另一个进口进入喷头。
本技术方案优点在于:
1.现有技术中,联二脲的合成基本在反应釜中进行,得到的联二脲的粒径基本在40~160μm之间,如果不经过处理进入氧化生产AC发泡剂阶段,粗品联二脲在溶液中的溶解速度慢,且由于粒径大小不一致,与氧化物反应速度不一致,总体反应速度慢,得到的AC发泡剂产品粒径范围宽,大小不一致,如果在反应前对粗品联二脲进行超细化处理,处理后的联二脲粒径小,且粒径均一性高,溶出速率高,总体反应速度快,容易控制AC发泡剂的粒径,且粒径分布范围窄。本发明提供的AC发泡剂的制备方法中,氯气氧化联二脲前需提前粉碎,比表面积增大,导致联二脲在反应过程中溶解速度较快,提高联二脲的溶出速度,从而有利于控制AC发泡剂产品粒径。
2.在对联二脲氧化制备AC发泡剂之前预先加入AC发泡剂作为晶种,然后加入氧化剂进行联二脲的氧化反应,AC发泡剂的成核和晶体生长分开进行,可避免由于AC发泡剂生长周期长短不一,造成的AC发泡剂粒径分布宽、分散性差、容易团聚的缺点,能够得到粒径范围窄,粒径均一的AC发泡剂。
3.采用喷射反应装置可使联二脲和氯气剧烈混合,瞬间反应,形成大量的AC发泡剂晶核,该反应时间短,能够抑制晶体的生长,且联二脲是通过液体喷射装置连续喷出,所以生成的AC发泡剂晶核均匀稳定。
4.在反应前期使用氯气进行氧化,成本低,反应速度快,但氯气氧化不容易控制反应终点,容易造成副反应的发生,会产生副产物盐酸,随着反应的进行,盐酸浓度逐渐升高,致使产品颜色深、纯度低,在反应后期使用双氧水,反应由气液固三相反应变为液固两相反应,反应更充分,反应重点容易控制,避免达到反应终点后对AC发泡剂的过氧化现象,使反应产物纯度高。
5.氯气氧化联二脲反应会产生大量的副产物盐酸,而过氧化氢氧化联二脲需要在酸性环境中进行,且随着过氧化氢氧化反应的进行,盐酸浓度降低,后期氧化难度增大,产品收率和纯度低,因此可采用氯气和双氧水同时氧化制备AC发泡剂的方法,可调节氯气和双氧水的用量,保持反应溶液中盐酸浓度不变,保证氧化反应平稳进行,所得产品纯度高,收率高,盐酸循环利用,绿色环保。
6.添加了晶型控制剂可调节AC发泡剂的粒径,避免AC发泡剂成品结粒、团聚,从而有利于控制AC发泡剂产品粒径。晶型控制剂乌洛托品在化学反应过程作为助剂使用时,能够有效的将固体颗粒进行包裹,可以使有机物具有分散特性,因此采用氧化剂氧化联二脲时,通过添加醛类化合物调节发泡剂的粒径大小,有效降低发泡剂的粒径,并且提高了AC发泡剂的分散性,提高了AC发泡剂的产品质量与产品附加值,提高产品的经济效益。
7.采用本发明的气体分散装置,
①氯气分布均匀,进气管中的氯气受到底板的阻挡后流速降低,并分散到腔室内。受腔室的空间限制,气体的压力在腔室内可实现初步均匀化。然后气体经由盖板上均匀分布的若干小孔向外喷出。经这样两次分配之后,氯气可以得到较均匀的分布。
②氯气气泡粒径均匀,气体通过气体分散器后,以均匀的细流从盖板顶部喷出,之后会以若干小气泡的形式分散到液体中,即气泡的粒径可以得到很好的控制。由于不会出现大气泡的频繁生成和破裂,所以分布器及周围的液体不会出现明显的振动,也不会出现“气锤现象”。
③实现了低压降,气体流出的阻力小。本发明对盖板的倾角合理的限制,保证了气体在流经气体分散器时压力损失很小。
附图说明:
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对本发明的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的喷射反应装置的剖面结构示意图;
图2为本发明实施例的氧化反应装置的剖面结构示意图;
图3为本发明实施例的反应釜的气体分散器的局部放大示意图;
图4为本发明实施例的反应釜的剖面俯视图。
为进一步清楚地说明本发明的反应釜的结构和各部件之间的连接关系,给出了以下附图标记,并加以说明:
1-液体喷射装置,2-喷头,3-喷射管,4-容纳室,5-浆料进口,6-辅料进口,7-混料室,8-反应釜,9-气体分散器,10-叶轮,11-离合器,12-驱动装置,13-滴液管,14-导流管,91-进气管,92-底板,93-侧壁,94-盖板。
通过上述附图标记说明,结合本发明的实施例,可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解,尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如,在不脱离本发明范围的情况下,第一信息也可以被称为第二信息,类似地,第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境,如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
本发明的目的在于提供一种AC发泡剂的制备方法,该制备方法制得的AC发泡剂粒径均匀,粒径分布范围窄。
本发明的目的可以通过以下方式得以实现:
一种AC发泡剂的制备方法,包括以下步骤:
(1).粉碎联二脲原料:将合成的联二脲进行过滤洗涤,并将联二脲进行超细粉碎至粒径4~8μm;
(2).联二脲浆料的制备:将粉碎后的联二脲加水,配成含联二脲20~40%的联二脲浆料,然后加入联二脲质量比0.3~10%的氧化助剂;
(3).生成晶种:将配置好的3%~10%的联二脲浆料通过液体喷射装置高速喷出,从喷射反应装置的一个进口进入喷射反应装置内,在喷射反应装置内形成真空,将氯气从喷射反应装置的另一个进口吸入喷射反应装置内,在喷射反应装置内两者剧烈混合,瞬间形成大量的AC发泡剂晶种,收集带AC发泡剂晶种的反应混合物;
(4).混合均匀:将剩余的联二脲浆料和生成的AC发泡剂晶种加入反应釜中,并加入晶型控制剂混合均匀;
(5).加入氧化剂继续氧化至反应结束;
(6).洗涤干燥:反应结束后,浆料通过分离、洗涤、干燥,制得成品AC发泡剂。
具体的,现有技术中,联二脲的合成基本在反应釜中进行,得到的联二脲的粒径基本在40~160μm之间,如果不经过处理进入氧化生产AC发泡剂阶段,粗品联二脲在溶液中的溶解速度慢,且由于粒径大小不一致,与氧化物反应速度不一致,总体反应速度慢,得到的AC发泡剂产品粒径范围宽,大小不一致,如果在反应前对粗品联二脲进行超细化处理,处理后的联二脲粒径小,且粒径均一性高,溶出速率高,总体反应速度快,容易控制AC发泡剂的粒径,且粒径分布范围窄,本发明提供的AC发泡剂的制备方法中,氯气氧化联二脲前需提前粉碎,比表面积增大,导致联二脲在反应过程中溶解速度较快,提高联二脲的溶出速度,从而有利于控制AC发泡剂产品粒径。
具体的,采用喷射反应装置可使联二脲和氯气剧烈混合,瞬间反应,形成大量的AC发泡剂晶核,该反应时间短,能够抑制晶体的生长,且联二脲浆料是通过液体喷射装置连续喷出,所以生成的AC发泡剂晶核均匀稳定。
具体的,在对联二脲氧化制备AC发泡剂之前预先加入AC发泡剂作为晶种,然后加入氧化剂进行联二脲的氧化反应,AC发泡剂的成核和晶体生长分开进行,可避免由于AC发泡剂生长周期长短不一,造成的AC发泡剂粒径分布宽、分散性差、容易团聚的缺点,能够得到粒径范围窄,粒径均一的AC发泡剂。
具体的,添加了晶型控制剂可调节AC发泡剂的粒径,避免AC发泡剂成品结粒、团聚,从而有利于控制AC发泡剂产品粒径。晶型控制剂乌洛托品在化学反应过程作为助剂使用时,能够有效的将固体颗粒进行包裹,可以使有机物具有分散特性,因此采用氧化剂氧化联二脲时,通过添加醛类化合物调节发泡剂的粒径大小,有效降低发泡剂的粒径,并且提高了AC发泡剂的分散性,提高了AC发泡剂的产品质量与产品附加值,提高产品的经济效益。
具体的,如图1所示,所述喷射反应装置包括以下装置:
液体喷射装置1、喷头2、喷射管3和容纳室4,所述喷头2的出口和所述喷射管3一端相连,所述喷射管3另一端和所述容纳室4相连,所述喷头2设有浆料进口5及辅料进口6,将联二脲粉碎后加水配好的联二脲浆料通过液体喷射装置1高速喷出,从浆料进口5进入喷头2,此时混料室5内产生负压,氯气从辅料进口6被吸入喷头2。
所述联二脲浆料和氯气在混料室7和喷射管3之间的喉管处剧烈混合,瞬间反应,生成大量的AC发泡剂晶核,所述晶核由喷射管6进入容纳室4,反应结束后,打开容纳室4下方的出口,收集生成的AC发泡剂晶核和其他反应产物。
超细颗粒生产条件决定粒子形态和粒子大小。首先,反应介质介电常数需要一个突变;第二,反应时间不宜过长,因为短时间可以抑制晶体生长。因此,快速、连续合成方法提供相对狭窄的粒度分布的AC发泡剂晶种。通过喷射反应装置,可以有效维持均相体系,联二脲浆料通过液体喷射装置1高速喷出,氯气在混料室7和喷射管3之间的喉管处剧烈混合,瞬间反应,达到高速成核的目的,形成的晶核粒径小,粒径区间分布集中。同时,由于可控制液体喷射装置1喷出联二脲浆料的速度,使联二脲浆料连续喷出,可使生产的AC发泡剂粒径稳定、可调。
实施例1
(1).粉碎联二脲原料:将合成的联二脲进行过滤洗涤,并将联二脲进行超细粉碎至粒径4~8μm;
(2).联二脲浆料的制备:将粉碎后的联二脲加水,配成含联二脲20%的联二脲浆料,然后加入联二脲质量比5%的氧化助剂;
(3).生成晶种:将配置好的10%的联二脲浆料通过液体喷射装置高速喷出,从喷射反应装置的一个进口进入喷射反应装置内,在喷射反应装置内形成真空,将氯气从喷射反应装置的另一个进口吸入喷射反应装置内,在喷射反应装置内两者剧烈混合,瞬间形成大量的AC发泡剂晶种,收集带AC发泡剂晶种的反应混合物;
(4).混合均匀:将剩余的联二脲浆料和生成的AC发泡剂晶种加入反应釜中,并加入乌洛托品混合均匀;
(5).通入氯气至反应结束,控制前期氯气流量为0.8~1.2m3/min,中期氯气流量为2.1~2.8m3/min,后期氯气流量为0.8~1.2m3/min;
(6).洗涤干燥:反应结束后,浆料通过分离、洗涤、干燥,制得成品AC发泡剂。
实施例2
(1).粉碎联二脲原料:将合成的联二脲进行过滤洗涤,并将联二脲进行超细粉碎至粒径4~8μm;
(2).联二脲浆料的制备:将粉碎后的联二脲加水,配成含联二脲35%的联二脲浆料,然后加入联二脲质量比10%的氧化助剂;
(3).生成晶种:将配置好的10%的联二脲浆料通过液体喷射装置高速喷出,从喷射反应装置的一个进口进入喷射反应装置内,在喷射反应装置内形成真空,将氯气从喷射反应装置的另一个进口吸入喷射反应装置内,在喷射反应装置内两者剧烈混合,瞬间形成大量的AC发泡剂晶种,收集带AC发泡剂晶种的反应混合物;
(4).混合均匀:将剩余的联二脲浆料和生成的AC发泡剂晶种加入反应釜中,并加入乌洛托品混合均匀;
(5).先通入氯气至联二脲氧化至反应物总量的85%~95%,,再滴加双氧水至反应结束,控制前期氯气流量为0.8~1.2m3/min,中期氯气流量为2.1~2.8m3/min,后期氯气流量为0.8~1.2m3/min;
(6).洗涤干燥:反应结束后,浆料通过分离、洗涤、干燥,制得成品AC发泡剂。
具体的,氯气氧化不容易控制反应终点,容易造成副反应的发生,会产生副产物盐酸,随着反应的进行,盐酸浓度逐渐升高,致使产品颜色深、纯度低,在反应后期使用双氧水,反应由气液固三相反应变为液固两相反应,反应更充分,反应重点容易控制,避免达到反应终点后对AC发泡剂的过氧化现象,使反应产物纯度高。
实施例3
(1).粉碎联二脲原料:将合成的联二脲进行过滤洗涤,并将联二脲进行超细粉碎至粒径4~8μm;
(2).联二脲浆料的制备:将粉碎后的联二脲加水,配成含联二脲35%的联二脲浆料,然后加入联二脲质量比8%的氧化助剂;
(3).生成晶种:将配置好的3%的联二脲浆料通过液体喷射装置高速喷出,从喷射反应装置的一个进口进入喷射反应装置内,在喷射反应装置内形成真空,将氯气从喷射反应装置的另一个进口吸入喷射反应装置内,在喷射反应装置内两者剧烈混合,瞬间形成大量的AC发泡剂晶种,收集带AC发泡剂晶种的反应混合物;
(4).混合均匀:将剩余的联二脲浆料和生成的AC发泡剂晶种加入反应釜中,并加入乌洛托品混合均匀;
(5).同时通入氯气和滴加双氧水,所通入的氯气和双氧水的摩尔比为1.2:1,控制前期氯气流量为0.8~1.2m3/min,中期氯气流量为2.1~2.8m3/min,后期氯气流量为0.8~1.2m3/min,直至反应结束。
(6).洗涤干燥:反应结束后,浆料通过分离、洗涤、干燥,制得成品AC发泡剂。
具体的,在现有生产AC发泡剂的工艺中,普遍采用氯气进行氧化,氯气原料易得,控制方便,但氯气氧化联二脲反应会产生大量的副产物盐酸,而过氧化氢氧化联二脲需要再酸性环境中进行,且随着过氧化氢氧化反应的进行,盐酸浓度降低,后期氧化难度增大,产品收率和纯度低,因此可采用氯气和双氧水同时氧化制备AC发泡剂的方法,可调节氯气和双氧水的用量,保持反应溶液中盐酸浓度不变,保证氧化反应平稳径向,所得产品纯度高,收率高,盐酸循环利用,绿色环保。
实施例4
(1).粉碎联二脲原料:将合成的联二脲进行过滤洗涤,并将联二脲进行超细粉碎至粒径4~8μm;
(2).联二脲浆料的制备:将粉碎后的联二脲加水,配成含联二脲40%的联二脲浆料,然后加入联二脲质量比0.3%的氧化助剂;
(3).生成晶种:将配置好的6.5%的联二脲浆料通过液体喷射装置高速喷出,从喷射反应装置的一个进口进入喷射反应装置内,在喷射反应装置内形成真空,将氯气从喷射反应装置的另一个进口吸入喷射反应装置内,在喷射反应装置内两者剧烈混合,瞬间形成大量的AC发泡剂晶种,收集带AC发泡剂晶种的反应混合物;
(4).混合均匀:将剩余的联二脲浆料和生成的AC发泡剂晶种加入反应釜中,并加入乌洛托品混合均匀;
(5).同时通入氯气和滴加双氧水,所通入的氯气和双氧水的摩尔比为1.1:1.05,控制前期氯气流量为0.8~1.2m3/min,中期氯气流量为2.1~2.8m3/min,后期氯气流量为0.8~1.2m3/min,直至反应结束。
(6).洗涤干燥:反应结束后,浆料通过分离、洗涤、干燥,制得成品AC发泡剂。
实施例5
本实施例描述的是将联二脲浆料的混合物放入一种氧化反应装置与氯气发生反应。
其中步骤(1)~(3)和步骤(5)与实施例5相同,步骤(4)如下所述:
(4)混合均匀:将剩余的联二脲浆料和生成的AC发泡剂晶种加入氧化反应装置中,并加入乌洛托品混合均匀;
如图2-4所示,具体的,所述氧化反应装置包括以下装置:
反应釜8、气体分散器9、叶轮10、离合器11和驱动装置12。所述气体分散器9设置在所述反应釜8的底部,所述驱动装置12和离心装置11设置在反应釜的下部,所述驱动装置驱动叶轮10和气体分散器9转动,所述气体分散器9上设置有进气管91,所述气体分散器9由底板92、侧壁93和盖板94组成。所述盖板94上有一个环形的气孔区域,在所述气孔区域均匀分布有圆形通气孔。
联二脲浆料、晶型控制剂乌洛托品和AC发泡剂晶核由反应釜8上方的液体入口进入反应釜内,搅拌均匀后从进气管91向气体分散器9中通入氯气。氯气通过气体分散器9上的小孔溢出,进入混合液中,氧化联二脲,生成AC发泡剂。
所述反应釜8上方还设置有滴液管13,可打开滴液管13,在向反应釜8通入氯气的同时还可向反应釜8内滴加双氧水。
在驱动装置7和离合装置6的作用下,所述气体分散器9在所述反应釜8内转动,有助于气体更加均匀的分散在混合液中。所述转动可为顺时针和逆时针的往复运动,流体运动可将气泡进一步打散,使氯气的分散更加均匀。
所述进气管91上装有装有叶轮10,所述叶轮10空套在所述进气管91上,可做轴向转动。所述叶轮10在离合器的作用下可与气体分散器9的同速转动或差速转动,也可以在流体的带动下低速转动,所述叶轮8的转动有利于滴加在液面上方的双氧水更快的在液体中扩散,有助于联二脲颗粒和双氧水的完全反应。
进一步的,所述反应釜8侧壁上设置有导流管14,并设置电机使反应釜8的液体一部分从反应釜8底部抽出后进入反应釜8上部,进一步对物料进行分散,使反应釜8内的液体分布均匀性好,有助于控制生成物的粒径均匀,缩小粒径分布范围。
所述侧壁93的高度H不低于进气管91内直径D的1/4,目的是防止在进气管91外形成流通面积的减小,造成“憋压”。所述盖板94与所述侧壁93形成的夹角为钝角,目的是使气体经过底板92、侧壁93的阻挡后顺利的向上流动,有利于气体由盖板94上的通气孔均匀喷出。盖板94上有一个均匀开有通气孔的环行区域,通气孔为圆形。总通气面积比进气体管91的横截面积大20%~120%,目的是使所进氯气的流速适当降低,利于气体的均匀分散,也有利于减小气体分散器9的总体压力降。为了使气体的流速适当降低,利于气体的均匀分散,也有利于减小分布器的总体压力降。所述通气孔开孔为圆形;所述的盖板94上的通气孔的总面积为进气管91内径向横截面积的1.1~2.5倍。为了起到固定作用,气体分散器9还包括有加强筋,所述加强筋一端与所述盖板94连接,其另一端固定在进气管91外壁上。
气体在液体中产生大的气泡破裂时会导致液体乃至整个容器的振动。当气体流速足够大时,液体的扰动非常剧烈,容器会发生明显的振动。所述反应釜8有效消除了气体分散器9周围的振动。气体通过气体分散器9后,以均匀的细流从分布盖板顶部喷出,之后会以若干小气泡的形式分散到液体中,即气泡的粒径可以得到很好的控制。由于不会出现大气泡的频繁生成和破裂,所以气体分散器9及周围的液体不会出现明显的振动。
对比例1
一种AC发泡剂的制备方法,包括以下步骤:
(1).联二脲浆料的制备:将合成的联二脲加水,配成含联二脲40%(重量百分比)的联二脲浆料,然后加入联二脲质量比10%的氧化助剂,所述氧化助剂为溴化物或碘化物;
(2).完全氧化:将联二脲浆料置于反应釜中,向反应釜内通入氯气至反应结束,控制前期氯气流量为0.8~1.2m3/min,中期氯气流量为2.1~2.8m3/min,后期氯气流量为0.8~1.2m3/min;
(3).洗涤干燥:反应结束后,浆料通过分离、洗涤、干燥,制得成品AC发泡剂。
对比例2
一种AC发泡剂的制备方法,包括以下步骤:
(1).粉碎联二脲原料;将合成的联二脲进行过滤洗涤,并将联二脲进行超细粉碎至粒径4~8μm;
(2).联二脲浆料的制备:将粉碎后的联二脲加水,配成含联二脲40%(重量百分比)的联二脲浆料,然后加入联二脲质量比10%的氧化助剂,所述氧化助剂为溴化物或碘化物;
(3).完全氧化:将联二脲浆料置于反应釜中,向反应釜内通入氯气至反应结束,控制前期氯气流量为0.8~1.2m3/min,中期氯气流量为2.1~2.8m3/min,后期氯气流量为0.8~1.2m3/min。
(4).洗涤干燥:反应结束后,浆料通过分离、洗涤、干燥,制得成品AC发泡剂。
对比例3
一种AC发泡剂的制备方法,包括以下步骤:
(1).粉碎联二脲原料;将合成的联二脲进行过滤洗涤,并将联二脲进行超细粉碎至粒径4~8μm;
(2).联二脲浆料的制备:将粉碎后的联二脲加水,配成含联二脲40%(重量百分比)的联二脲浆料,然后加入联二脲质量比10%的氧化助剂,所述氧化助剂为溴化物或碘化物;
(3).加入晶型控制剂:将联二脲浆料加入反应釜中,并加入晶型控制剂混合均匀,所述晶型控制剂为乌洛托品,乌洛托品在液体中含量为1.0g/L;
(4).完全氧化:向反应釜内通入氯气至反应结束,控制前期氯气流量为0.8~1.2m3/min,中期氯气流量为2.1~2.8m3/min,后期氯气流量为0.8~1.2m3/min。
(5).洗涤干燥:反应结束后,浆料通过分离、洗涤、干燥,制得成品AC发泡剂。
使用马尔文激光粒度测试仪测定上述8组试验得到AC发泡剂产品的粒径,可得如下数据:
Figure BDA0001931700790000131
Figure BDA0001931700790000141
由对比例1~3和实施例1的实验数据对比可知,采用实施例1所述的液体喷射装置制备晶种的方法有利于控制AC发泡剂粒径的均一性控制,并使AC发泡剂的粒径分布范围变窄。
进一步的,通过对比例1~3的实验数据对比可知,粉碎联二脲原料和加入晶型控制剂乌洛托品对控制AC发泡剂粒径的均一性控制,并使AC发泡剂的粒径分布范围变窄也有一定作用。
由实施例2和实施例1的实验数据对比可知,采用两段式复合氧化生成AC发泡剂的方法,有利于控制AC发泡剂粒径的均一性控制,并使AC发泡剂的粒径分布范围变窄。
由实施例3~4和实施例2的实验数据对比可知,采用氯气和双氧水同时氧化联二脲生成AC发泡剂的方法,有利于控制AC发泡剂粒径的均一性控制,并使AC发泡剂的粒径分布范围变窄。
由实施例3~4和实施例5的实验数据对比可知,采用本发明所述的氧化还原装置,有利于控制AC发泡剂粒径的均一性控制,并使AC发泡剂的粒径分布范围变窄。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种AC发泡剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1).粉碎联二脲原料:将合成的联二脲进行过滤洗涤,并将联二脲进行超细粉碎至粒径4~8μm;
(2).联二脲浆料的制备:将粉碎后的联二脲加水,配成含联二脲20~40%的联二脲浆料,然后加入联二脲质量比0.3~10%的氧化助剂;
(3).生成晶种:将配置好的3%~10%的联二脲浆料通过液体喷射装置(1)高速喷出,从浆料进口(5)进入喷射反应装置内,在喷射反应装置内形成真空,将氯气从喷射反应装置的辅料进口(6)吸入喷射反应装置内,在喷射反应装置内两者剧烈混合,瞬间形成大量的AC发泡剂晶种,收集带AC发泡剂晶种的反应混合物;
(4).混合均匀:将剩余的联二脲浆料和生成的AC发泡剂晶种加入设置有气体分散器(9)的反应釜(8)中,并加入晶型控制剂混合均匀;
(5).加入氧化剂继续氧化至反应结束;
(6).洗涤干燥:反应结束后,浆料通过分离、洗涤、干燥,制得成品AC发泡剂。
2.根据权利要求1所述的AC发泡剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(5)中的氧化剂为氯气,控制前期氯气流量为0.8~1.2m3/min,中期氯气流量为2.1~2.8m3/min,后期氯气流量为0.8~1.2m3/min。
3.根据权利要求1所述的AC发泡剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(5)中的氧化剂为双氧水和氯气。
4.根据权利要求3所述的AC发泡剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(5)具体包括步骤:向反应釜内通入氯气达到理论通氯量的85%~95%后,滴加双氧水继续氧化直至反应结束,控制前期氯气流量为0.8~1.2m3/min,中期氯气流量为2.1~2.8m3/min,后期氯气流量为0.8~1.2m3/min。
5.根据权利要求3所述的AC发泡剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(5)具体包括步骤:
同时通入氯气和滴加双氧水,直至反应结束,所通入的氯气和双氧水的摩尔比为(1.1~1.2):(1~1.05),控制前期氯气流量为0.8~1.2m3/min,中期氯气流量为2.1~2.8m3/min,后期氯气流量为0.8~1.2m3/min。
6.根据权利要求1所述的AC发泡剂的制备方法,其特征在于,所述晶型控制剂为乌洛托品。
7.根据权利要求1所述的AC发泡剂的制备方法,其特征在于:所述气体分散器(9)包括进气管(91)、底板(92)、侧壁(93)和盖板(94);所述底板(92)、侧壁(93)和盖板(94)固定连接形成一个腔室;所述进气管(91)一端和所述盖板(94)贯通连接;所述盖板(94)为锥形,在所述盖板(94)上均匀开有通气孔。
8.根据权利要求7所述的AC发泡剂的制备方法,其特征在于:所述盖板(94)和所述侧壁(93)之间有一夹角α,所述α的大小为90°~120°。
9.根据权利要求7所述的AC发泡剂的制备方法,其特征在于,所述进气管(91)上空套一个叶轮(8),所述叶轮(8)可径向转动,所述反应槽(2)底部设置有离合器,所述离合器能使所述叶轮(8)和所述气体分散器(9)差速旋转。
10.根据权利要求1所述的AC发泡剂的制备方法,其特征在于,所述喷射反应装置设有喷头(2)、喷射管(3)和容纳室(4),所述喷头(2)的出口和所述喷射管(3)一端相连,所述喷射管(3)另一端和所述容纳室(4)相连,所述喷头(2)有两个进口,所述联二脲浆料从浆料进口(5)进入喷头(2),所述氧化剂从辅料进口(6)进入喷头(2)。
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