阅读说明：本技术 水性树脂间歇式超声波乳化装置 (Intermittent ultrasonic emulsification device for water-based resin ) 是由 张善志 来水利 柳峰 陈华法 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明水性树脂间歇式超声波乳化装置,包括乳化釜、高速分散机、底座、支架和控制装置,反应釜下部设有出料口和冷却夹套,上端安装釜盖,釜盖上设有进料口和溢流口,高速分散机固定安装在釜盖上；其特征是：在釜盖上固定安装聚能超声波发生器,该聚能超声波发生器的探头伸入到反应釜内腔；反应釜侧壁安装发散超声波发生器。具有生产效率、产品品质好、设备投资和能源消耗少、产品生产成本低等优点。适用于水性聚氨酯树脂的乳化器。(The invention relates to an intermittent ultrasonic emulsification device for water-based resin, which comprises an emulsification kettle, a high-speed dispersion machine, a base, a bracket and a control device, wherein the lower part of the reaction kettle is provided with a discharge hole and a cooling jacket, the upper end of the reaction kettle is provided with a kettle cover, the kettle cover is provided with a feed inlet and an overflow port, and the high-speed dispersion machine is fixedly arranged on the kettle cover; the method is characterized in that: fixedly installing an energy-gathering ultrasonic generator on the kettle cover, wherein a probe of the energy-gathering ultrasonic generator extends into the inner cavity of the reaction kettle; the side wall of the reaction kettle is provided with a divergent ultrasonic generator. Has the advantages of high production efficiency, high product quality, low equipment investment, low energy consumption, low product production cost and the like. Is suitable for an emulsifier of the water-based polyurethane resin.)

水性树脂间歇式超声波乳化装置

技术领域

本发明涉及一种水性树脂超声波乳化装置。本发明适用于水性聚氨酯树脂的乳化器。

背景技术

在高分子树脂材料的生产过程中，乳化工艺是产品生产过程中最重要的工艺。目前，现有树脂乳化装置基本上是使用反应釜或单独的分散釜，在反应釜或单独的分散釜内设置高速分散机的方式进行乳化，较大的分散釜还需要增加锚式或框式搅拌，以增加物料在剪切时的混合效率。树脂乳化有水加油或油加水两种方式，使用高速分散机的剪切作用使油相的树脂和水相进行激烈剪切和混合，形成具有双电离层的乳胶粒子，即乳液。这种方式有很多缺点：其一是，对于大型反应釜而言，高粘度的预聚体需要极高的分散功率，甚至瞬间的高电流可能导致机器跳闸或电路烧毁，需要大功率供电设备，投资大、能耗高、生产成本高；其二是，高速分散机使用的是分散盘，不能对釜内所有树脂预聚体形成有效的剪切，局部树脂预聚体可能粘附在釜壁上形成厚厚的树脂层，高速分散不充分可能导致局部乳化失败或导致乳胶粒子部分粒径较大，粒径分布较宽，乳液外观较差、稳定性和成膜后的性能较差。为此，目前树脂乳化工艺通常采用分釜高速分散乳化的方式，以保证产品具有良好的品质。但是，这种分釜乳化工艺的设备投资大、生产效率低，提高了生产成本。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺点，设计一种间歇式的超声波乳化装置以取代机械剪切的乳化设备，将超声波技术的优势在树脂工业上的应用，获得比传统乳化设备乳液粒径更小、粒径分布更好，乳液外观较质量好、稳定性和成膜后的性能好，生产效率高，并可降低设备投资、能源消耗和产品生产成本的水性树脂间歇式超声波乳化装置。

本发明的技术方案包括乳化釜、高速分散机、底座、支架和控制装置，反应釜采用不锈钢材料，通过支架固定安装在底座上，反应釜下部设有出料口和冷却夹套，上端安装釜盖，釜盖上设有进料口和溢流口，高速分散机固定安装在釜盖上，其分散盘伸入到反应釜内腔下部，冷却夹套下部设有冷却水进口，上部设有冷却水出口；其特征是：在釜盖上固定安装聚能超声波发生器，该聚能超声波发生器的探头伸入到反应釜内腔；反应釜侧壁安装发散超声波发生器。

在以上技术方案中，反应釜上部轴向3/4为圆柱形、下部轴向1/4为圆锥形，冷却夹套设置在圆锥形部位的外壁，发散超声波发生器安装在圆柱形部位的侧壁。

在以上技术方案中，聚能超声波发生器至少有两个，发散超声波发生器两个组成一组，至少有两组，同一组的两个发散超声波发生器对称安装于反应釜直径方向的两端，每组之间上下排列，单组超声功率为1000w，超声频率为40KHz。

在以上技术方案中，聚能超声波发生器在反应釜内腔中心两侧径向1/4位置处圆周方向均匀设置，其探头延伸深度为反应釜内腔轴向3/5位置；其单个超声功率为3000-6000w可调，超声频率为20KHz。

在以上技术方案中，高速分散机位于反应釜内腔的中心轴线上，其分散盘伸入到反应釜下部圆锥形内腔中部，高速分散机可调频，转速为0-1500rpm。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

采用超声波提供能量以取代高速分散机或均质机的机械剪切，通过超声波的机械效应和空化效应对两种液相之间形成微粒间的剧烈作用，在很短的时间内完成液体树脂在水中的乳化过程；本发明设计成高速分散、超声波两用的方式以解决高粘度树脂在乳化初期的混合问题，同时聚能和发散两种方式可以和高速分散同时使用或单独使用，可以有效应用于不同树脂的需要；设计成间歇式乳化装置，通过溢流口和加料口，也可以用于半连续式的乳化装置使用；以超声波乳化形成乳液粒径更小、粒径更好的水性树脂分散体或乳液，可以提高生产效率、提高产品品质、降低设备投资、能源消耗和产品生产成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图中，1、触屏控制屏，2、控制装置，3、釜盖，4、聚能超声波发生器，5、高速分散机，6、溢流口，7、乳化釜，8、发散超声波发生器，9、分散盘，10、冷却水出口，11、支撑架，12、底座，13、冷却水入口，14、出料口，15、冷却夹套。

具体实施方式

如图1所示的水性树脂间歇式超声波乳化装置，包括乳化釜7、高速分散机5、底座12、支架11和控制装置2，反应釜7采用不锈钢材料，通过支架11固定安装在底座12上，反应釜7下部设有出料口14和冷却夹套15，上端安装釜盖3，釜盖3上设有进料口、溢流口6、观察口和温度探测口，高速分散机5固定安装在釜盖3上，其分散盘9伸入到反应釜7内腔下部，冷却夹套15下部设有冷却水进口13，上部设有冷却水出口10，控制装置2固定安装在底座12上，上部设有触屏控制屏1，具有登陆保护、过载保护和热保护；其特征是：在釜盖3上固定安装聚能超声波发生器4，该聚能超声波发生器4的探头伸入到反应釜7内腔；反应釜3侧壁安装发散超声波发生器8。在树脂生产过程中，利用超声波能量，将两种或两种以上不相溶液体混合均匀形成分散物系，其中一种液体均匀分布在另一液体之中而形成乳状液。其作用原理是利用超声波的空化效应，即在液体内产生大量的气泡，小气泡将随着超声振动而逐渐生长和增大，然后又突然破灭和***，***后的气泡又连续生长和破灭，这些小气泡急速崩溃时在气泡内产生了高温高压，气泡周围的液体高速冲入气泡而在气泡附近的液体中产生了强烈的局部激波，形成了局部的高温高压，从而产生了超声的粉碎、乳化作用。避免了高速分散机或均质机的机械剪切工艺生产效率低、产品品质差、设备投资大、能源消耗和生产成本高的问题。

反应釜7上部轴向3/4为圆柱形、下部轴向1/4为圆锥形，冷却夹套15设置在圆锥形部位的外壁，发散超声波发生器8安装在圆柱形部位的侧壁。

聚能超声波发生器4至少有两个，发散超声波发生器8两个组成一组，至少有两组，同一组的两个发散超声波发生器8对称安装于反应釜7直径方向的两端，每组之间上下排列，单组超声功率为1000w，超声频率为40KHz。

聚能超声波发生器4在反应釜7内腔中心两侧径向1/4位置处圆周方向均匀设置，其探头延伸深度为反应釜7内腔轴向3/5位置，高于冷却水出口10的位置；其单个超声功率为3000-6000w可调，超声频率为20KHz。

高速分散机5位于反应釜7内腔的中心轴线上，其分散盘9伸入到反应釜7下部圆锥形内腔中部，高度略低于冷却出水口10的高度，高速分散机5的频率可调，转速为0-1500rpm。

本发明的工作过程如下：

首先打开冷却水，使其完全充满冷却夹套15，并保持冷却正常；在乳化釜7内先加入少量去离子水，打开高速分散机5并保持中速运转；同时按比例从加料口加入树脂液和去离子水，同时启动聚能超声波发生器4和发散超声波发生器8；乳化过程大约持续30秒至180秒即可达到乳化效果。

本发明设计为间歇式的乳化釜，也可以通过乳化釜7顶部的加料口持续加树脂液和去离子水，乳化后的乳液通过上部溢流口6，溢流至乳液储槽，形成半连续的乳化装置。

本发明也可以应用于天然树脂在水和乳化剂的存在下，通过本装置完成乳化过程。这种乳化釜，可以代替间歇式的大型高速分散机在反应釜内的乳化，清洗方便，并且随时可以移动位置；在一个工作日内可以完成工业生产上的水性树脂的乳化，是一种新型的清洁技术在树脂水性化工业上的应用。