一种活化改性雾化装置及其改性工艺的制作方法

本发明涉及重质碳酸钙改性活化技术领域，具体涉及一种活化改性雾化装置及其改性工艺。

背景技术：

重质碳酸钙活化改性的目标是在将每一颗碳酸钙颗粒表面包裹一层改性剂，这样才能改变碳酸钙颗粒的表面特性，从而实现与高分子有机聚合物的良好结合效果。为了实现这个目标，需要控制好如下几个关键因素：(1)碳酸钙颗粒需要进行加热以尽量地去除水分，这样碳酸钙颗粒才能消除抱团，使其充分地分散，这一因素容易控制，已不是难题；(2)要提高碳酸钙颗粒与改性剂的混合度，就必须让改性剂充分地雾化，而雾化效果一是取决于喷嘴的角度，二是取决于喷嘴中将改性剂雾化的压缩空气的压力以及与碳酸钙粉体气流入口压力的比例，三是单位时间改性剂雾化量，要确定与碳酸钙的最佳混合比例，比例过高则生产成本高且容易结团，比例过低则活化效果降低；(3)改性剂雾化后与碳酸钙颗粒的混合温度、混合时间等因素。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现要素：

本发明针对上述技术问题提供一种改性效果好的活化改性雾化装置及其改性工艺。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种活化改性雾化装置，包括雾化混合装置本体，所述雾化混合装置本体包括进料腔、混合腔和出料管；所述进料腔的外端分布有雾化头，所述雾化头的前方上部设有粉体进料管；所述混合腔的两端呈近漏斗结构；所述进料腔和所述出料管分别居中分布在所述混合腔的两端。

进一步的，所述雾化头包括居中轴向分布的改性剂喷料管和包覆在所述改性剂喷料管外部的呈近伞状的高压气管；所述粉体进料管径向分布在所述进料腔上，且其中轴线延长线与所述高压气管的喷嘴延长线交汇点b相交分布。

进一步的，所述高压气管的半顶角a为30～40°。

进一步的，所述粉体进料管的下部还结合有泄压管、气压表和粉体温感电阻器，所述泄压管与所述粉体进料管之间设有滤网圈，所述泄压管上还设有调压阀门；所述泄压管上还结合有反冲高压气管，所述反冲高压气管上设有反冲阀门。

进一步的，所述进料腔内还设有进料腔供热装置，所述进料腔供热装置对应所述交汇点b分布，且沿所述进料腔的内腔分布近一圈；所述进料腔供热装置为导热油加热器，所述导热油加热器内设有温感电阻。

进一步的，所述混合腔的两端的斜面内腔上各设有混合腔供热装置，所述混合腔供热装置沿所述混合腔的内腔分布一圈；所述混合腔供热装置为导热油加热器，所述导热油加热器内设有温感电阻；所述混合腔的中部还设有混合腔温感电阻器。

进一步的，所述粉体进料管的下端结合在所述进料腔的右末端；所述混合腔的左端剖切面的外壁延长线与其中轴构成的夹角不小于所述高压气管的半顶角a。

使用如上所述的一种活化改性雾化装置进行碳酸钙改性的工艺，包括：

(1)将固态改性剂加热至所述改性剂的熔点以上得液态改性剂，将液态改性剂通入所述改性剂喷料管；将通入所述高压气管的压缩空气加热至不低于所述改性剂的熔点温度，并保持气压为p1；

(2)筛选所需粒径粉体，先对所述粉体加热干燥至含水率为0.1％以下，并加热至不低于所述改性剂的熔点温度，采用经过加热的温度不低于所述改性剂的熔点温度的空气通过输送管对所述粉体进行热风气送；气送至所述粉体进料管的下部时，调节所述泄压管的调压阀门，促使所述气压表的气压值为p2，且此处的温度不低于所述改性剂的熔点温度；

(3)所述改性剂的雾化量为：所述改性剂相对所述粉体的(重量比)为0.8～1％。

(4)所述混合腔保持负压值为p3；且p1:p2:p3＝0.4～0.5mpa：0.3～0.4mpa：-2800～-3200pa。

进一步的，所述进料腔供热装置保持温度在不低于所述改性剂的熔点温度至110℃之间；所述混合腔内的温度控制为70～80℃；经所述出料管抽出的改性粉体，直接送入解聚打散机进行高速打散，并保持主机内的解聚温度为100～105℃。

进一步的，p1:p2:p3＝0.4～0.5mpa：0.3～0.4mpa：-3000pa。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明的雾化头采用的改性剂喷料管和高压气管的构造组合，尤其是将所述高压气管的半顶角a设为30～40°，配合径向分布的粉体进料管，将其中轴线延长线与所述高压气管的喷嘴延长线交汇点b相交分布，同时，将设定p1:p2:p3＝0.4～0.5mpa：0.3～0.4mpa：-3000pa的比例下，促使形成改性剂雾化强度与粉体喷入压力达到最佳匹配效果，并结合选定混合腔保持负压值p3下，产生最佳匹配的三个流体力(其一在气压为0.4～0.5mpa下对其中轴处的改性剂喷料管的改性剂呈30～40°对射在交汇点b后方形成近圆锥体状雾化柱；其二在0.3～0.4mpa气流压力下粉体气流径向射入，并与上述交汇点b附近与雾化改性剂接触；其三，在p3负压为-3000pa下对上述粉体、雾化改性剂进行向后引流，主要是实现将混合点后移，促使上述物料在交汇点b后方形成混合区(m区)，且m区设成呈漏斗结构敞开，在混合腔内的p3为-3000pa下，有利于粉体与雾化改性剂呈辐射发散式充分接触与混合，显著提高包覆率，大大提高改性剂的有效利用率，减少改性剂使用量，降低生产成本)。

(2)通过设有泄压管，实现所需压力p2的调节，通过设有反冲高压气管，可实现对堵塞滤网圈进行反向喷压疏堵。

(3)通过在所述改性剂与粉体的交汇点b附近设有所述进料腔供热装置，对经对射发散后的改性剂和或粉体进行补热，防止液态改性剂温度下降导致其稠度变大或粉体颗粒热量不足导致改性剂局部快速冷凝或变稠而降低包覆改性效果。

(4)混合腔的左侧设有的混合腔供热装置，主要是为了确保后移后的混合点m区中粉体与改性剂的混合速率及包覆效果，同时，混合腔两端的所述混合腔供热装置呈漏斗状向内开设，有利于加快提升混合腔内的温度并维持物料快速流动的混合腔内温度的持续稳定。

(5)混合腔的右侧也设成漏斗结构，通过抽负压实现混合腔内的粉体与改性剂混合物料到达右端时进一步向中收缩，进一步提高接触混合效果。

(6)通过自混合腔抽出后的改性粉体再进入解聚打散机进行高速打散，并保持主机内的解聚温度为100～105℃，采用主机与粉体剧烈摩擦升温，确保极少部分聚合的粉与改性剂的结合物得到充分打散以及多余水分挥发，获得高品质改性产品。

(7)通过采用本发明上述装置和工艺技术，产出的改性粉体具有改性剂包覆均匀充分、吸油值相比未改性前明显降低且白度值下降不明显、改性活化效果好、成品品质稳定、品质高的优点。

附图说明

图1是本发明的活化改性雾化装置结构示意图；

图2是本发明的硅酮胶专用碳酸钙原料的检测报告第1页；

图3是本发明的硅酮胶专用碳酸钙原料的检测报告第2页；

图4是本发明的硅酮胶专用碳酸钙原料的检测报告第3页；

图5是本发明的硅酮胶专用碳酸钙通过采用本技术方案改性后成品的检测报告第1页；

图6是本发明的硅酮胶专用碳酸钙通过采用本技术方案改性后成品的检测报告第2页；

图7是本发明的硅酮胶专用碳酸钙通过采用本技术方案改性后成品的检测报告第3页。

具体实施方式

如图1所示，一种活化改性雾化装置，包括雾化混合装置本体1，所述雾化混合装置本体1包括进料腔18、混合腔14和出料管17；所述进料腔18的外端分布有雾化头，所述雾化头包括居中轴向分布的改性剂喷料管3和包覆在所述改性剂喷料管3外部的呈近伞状的高压气管2。所述高压气管2的半顶角a为30～40°之间。所述雾化头的前方上部设有粉体进料管5；所述粉体进料管5径向分布在所述进料腔18上，且其中轴线延长线与所述高压气管的喷嘴延长线交汇点b相交分布。所述混合腔14的左端13和右端16都呈近漏斗结构，且都对应设有左端混合腔供热装置13-1和右端混合腔供热装置16-1，所述混合腔供热装置沿所述混合腔的内腔分布一圈，即加热装置体面呈近漏斗结构；所述混合腔供热装置为导热油加热器，所述导热油加热器内设有温感电阻；所述混合腔14的中部还设有混合腔温感电阻器15，用于监控混合腔14内的温度，便于导热油加热器的调节。所述进料腔18和所述出料管17分别居中分布在所述混合腔14的两端。所述粉体进料管5的下端结合在所述进料腔18的右末端；所述混合腔14的左端剖切面的外壁延长线与其中轴构成的夹角不小于所述高压气管2的半顶角a，这有利于粉体与改性剂在m区实现更好的混合。所述进料腔18内还设有进料腔供热装置4，所述进料腔供热装置4对应所述交汇点b分布，且沿所述进料腔18的内腔分布近一圈；所述进料腔供热装置4为导热油加热器，所述导热油加热器内设有温感电阻，采用导热油加热器能够通过热油传导热量，确保加热器内壁温度恒定，防止电热圈温度局部过高对物料造成影响，在温度设定上，要保持温度在不低于所述改性剂的熔点温度至110℃之间。所述粉体进料管5的下部还结合有泄压管11、气压表6和粉体温感电阻器12，所述泄压管11与所述粉体进料管5之间设有滤网圈7，即所述滤网圈7包覆所述粉体进料管5一圈分布，该滤网圈主要是为了减少粉体在泄压时被泄压管排出。所述泄压管11上还设有调压阀门10；所述泄压管11上还结合有反冲高压气管8，所述反冲高压气管上设有反冲阀门9。当然，本装置还设有电控电路，用于监控温度以及控制调节相关加热装置的发热量，便于保持相关区域在一定温度范围内。

使用如上所述的一种活化改性雾化装置进行碳酸钙改性的工艺，本实施例以硅酮胶专用碳酸钙的改性工艺为例，其包括：

(1)将硅烷偶联剂、硬脂酸与碳酸钙粉体重量比分别按0.3～0.5％、0.5～0.7％的比例混合得改性剂混合物，然后将改性剂混合物加热至65-70℃得液态改性剂，将上述液态改性剂通入所述改性剂喷料管；将通入所述高压气管的压缩空气先加热至65-75℃，并保持气压为p1；

(2)选用粉体粒径可选d50＝5-5.8微米或d97＝14-16微米，本实施例优选d50，先对所述粉体加热干燥至含水率为0.1％以下，并加热至70℃以上，采用经过加热的温度为70℃以上的空气通过输送管对所述粉体进行热风气送；气送至所述粉体进料管的下部时，调节所述泄压管的调压阀门，促使所述气压表的气压值为p2，且此处的温度通过所述粉体温感电阻器12监控，防止管道气送过程可能出现的温度下降，确保此处的温度在65℃以上；

(3)所述液态改性剂的雾化量为：所述液态改性剂相对所述粉体的(重量比)为0.8～1％。

(4)所述混合腔保持负压值为p3；且p1:p2:p3＝0.4～0.5mpa：0.3～0.4mpa：-2800～-3200pa；最佳选择为p1:p2:p3＝0.4～0.5mpa：0.3～0.4mpa：-3000pa。

(5)经所述出料管抽出的改性粉体，直接送入解聚打散机进行高速打散，并保持主机内的解聚温度为100～105℃。

所述进料腔供热装置13-1保持温度在65℃～110℃之间，优选使用80℃或90℃或100℃或110℃；所述混合腔内的温度控制为70～80℃。

通过使用上述装置以及工艺方法对硅酮胶专用碳酸钙进行改性，并以当前公认的表征粉体改性效果的主要指标——吸油值，来判断其有益效果，通过委托广西碳酸钙产品质量检测中心分别对硅酮胶专用碳酸钙原料以及上述硅酮胶专用碳酸钙原料改性后产品进行随机抽样检测，检测结果如下表：

由上表可知，通过采用本发明装置以及工艺方法，实现硅酮胶专用碳酸钙原料的吸油值有26g/100g下降至11g/100g，实现吸油值减少15g/100g，而工业产业上采用常规传统改性工艺一般改性后的硅酮胶专用碳酸钙吸油值只能实现减少5～8g/100g，少有的工艺目前最多也只能实现减少10g/100g。同时，采用本发明的技术方案，改性后的成品白度降低不明显，仅降低0.6，最终白度值还高达95以上，明显优于同行产品品质。因此，采用本技术方案相比现有技术具有显著的进步。