专利名称：皮革消光剂用二氧化硅的制备方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种皮革消光剂用二氧化硅的制备方法及设备，具体是涉及一种制备稳定性好的大孔径皮革消光剂用二氧化硅的方法，以及为实施该方法专门设计的混合反应
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背景技术：
随着皮革行业的发展，二氧化硅作为消光剂在皮革涂层涂饰过程中也逐渐开始使用。目前皮革消光剂用二氧化硅的制备方法主要包括气相法和液相法。气相法生产的二氧化硅是利用氯硅烷烃，经氢氧焰高温水解制得。该方法制得的二氧化硅纯度很高，在对皮革进行处理时透明性好，但价格非常昂贵，在皮革涂饰过程中的用量大，且生产过程中会产生氯化氢气体。目前其已经逐步被液相法所替代。液相法又包括沉淀法和溶胶凝胶法，沉淀法是在一定条件下，将酸和碱性硅酸盐溶液进行沉淀反应，过程中得到疏松絮状沉淀二氧化硅例子，再经过滤、洗涤、干燥、粉碎得二氧化硅。该方法制备的二氧化硅，粉体的性质不稳定，孔径及分布不易控制。而溶胶凝胶法则是将一定浓度的酸和碱性硅酸盐在碱或者酸性条件下反应，得到均勻的水溶胶凝胶， 经老化、破碎、洗涤、水热处理、干燥粉碎即可得到二氧化硅。该方法得到的二氧化硅结构高，比表面积大，孔容大、孔径分布窄而集中。在高剪切力的作用下也能保持构造，且具有很好的透明性，但吸油值偏低，工艺流程长，后处理过程能耗高，导致产品成本较高。同时，目前采用液相法制备二氧化硅时，在粉碎加工的过程中，通常是先向反应器中加入一定量的碱液，然后再搅拌状态下加入无机酸进行，反应过程中由于凝胶和未发生反应的碱金属溶液部分混合不均勻，存在部分无机酸碱不能完全中和的物料，导致产品最终的颗粒消光性都不够稳定。应用于皮革涂饰领域的消光剂与油漆涂料行业的消光剂有所不同，其粒度分布越窄、比表面积越大使用效果越好。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产成本低、所得产品纯度高，性能稳定、消光效果好的皮革消光剂用二氧化硅的制备方法。本发明的另一目的是提供实施上述皮革消光剂用二氧化硅的制备方法专用的设备，即混合反应器。为达上述目的，本发明采用了以下技术方案一种混合反应器，包括酸碱混合件、连接件、喷头及螺旋加速器；酸碱混合件内设中空混合腔室，混合腔室上开设有一酸液入口及一碱液入口 ；连接件为一两端开口的中空柱体，柱体两端分别与混合件/喷头活动连接在一起；喷头为一筒体，筒底开设3个以上的喷嘴；螺旋加速器安装在连接件内，为一开设有螺旋形凹槽的柱体，柱体一端与混合件相抵，另一端与喷头筒底相抵。所述的混合反应器，其中，所述螺旋加速器的两端端部各开设有一类半球形内凹
3槽，内凹槽与螺旋形凹槽相连。所述的混合反应器，其中，所述连接件分别与混合件/喷头螺接在一起。所述的混合反应器，其中，所述酸液入口及碱液入口处分别安装一流量控制器。本发明还公开了一种采用上述混合反应器制备皮革消光剂用二氧化硅的方法，包括如下步骤(1)原料硅酸钠水溶液质量比为13-30%，硅酸钠模数为3. 3-3. 5，铁含量低于200ppm ；无机酸水溶液质量比25-50% ；(2)反应先将硅酸钠水溶液与无机酸水溶液同时加入到混合反应器中，调节加入量，控制混合反应器喷嘴喷出的凝胶的pH值在3. 5 4. 5 ；将凝胶送入预先加入水并启动搅拌的反应釜内，保持反应釜内搅拌状态，直至送入反应釜内的物料凝胶量达到预设量后，关闭混合反应器；然后将反应釜加热至95-105°C老化0. 5 10小时；(3)过滤、洗涤、干燥、粉碎分级得产品。其中，所述的无机酸为硫酸、硝酸或盐酸。得到的消光剂用二氧化硅的技术指标为BET 比表面积 300 570m2/g ；邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值2. 0 3. 5g/g ；平均粒径d2 4 μ m ；平均粒度d501. 5 1. 7 μ m ；二氧化硅(干基)含量"·0%本发明通过专门设计的混合反应器进行溶胶凝胶反应，酸和碱性硅酸盐溶液同时加入到混合器内时，经混合腔室混合，再在螺旋加速器中螺旋加速后形成凝胶，在压力作用下自喷头喷嘴喷射出凝胶，凝胶送入预先开启搅拌水溶液的反应釜内，并通过调节酸碱流量来控制反应物料的PH值，从而使得酸与碱性硅酸盐间反应更加充分，不但保证反应器中酸碱完全中和，且凝胶时间短，加入反应釜内的凝胶被均勻打散，更加有利于得到质量性能稳定的产品，所得二氧化硅平均粒径在2-4 μ m,平均粒度d50在1. 5 1. 7 μ m,粒度均勻， 分散性优良。本发明的皮革消光剂用二氧化硅的制备方法，无需加入孔结构控制剂等辅助助齐U，即可得到质量稳定，纯度高、性能良好的二氧化硅。工艺简单，所用原料价格低廉，成本低。
图1为本发明混合反应器的剖视结构示意图；图2为本发明混合器内螺纹加速器的结构示意图。
具体实施例方式实施例1一种混合反应器，包括酸碱混合件1、连接件2、喷头3及螺旋加速器4 ；酸碱混合件1内设中空混合腔室，混合腔室上开设有一酸液入口 7及一碱液入口 8 ；连接件2为一两端开口的中空柱体，柱体的一端与混合件1相螺接，另一端与喷头3螺接在一起。喷头3为一筒体，筒底开设3个以上的喷嘴9 ；螺旋加速器4安装在连接件2及喷头3内部，为一开设有螺旋形凹槽41的柱体，柱体一端与混合件1相抵，另一端与喷头3的筒底相抵。螺旋加速器4的两端端部各开设有一类半球形内凹槽42以便为凝胶提供存储空间，内凹槽42与螺旋形凹槽41相连。安装时，先将混合件1与连接件2的一端密封螺接在一起，然后在连接件2内放入螺旋加速器4，再将连接件2另一端与喷头3密封螺接在一起即可。进入反应混合器混合件1的混合腔室内的酸溶液和碱溶液，经过螺旋加速器后混合成为凝胶，在压力作用下通过喷头部分的喷嘴高速喷出。在酸/碱液入口 7/8处安装流量控制器可以调节酸碱比例获得喷头出口的适当的PH值。实施例2一种皮革消光剂用二氧化硅的制备方法，先在IOL反应釜中加入IOOOml水，打开搅拌器开始搅拌，反应釜内的搅拌桨线速度为8. 5m/s。混合反应器的喷嘴设在反应釜的开口处。在混合反应器的酸液入口接入质量比为45%的硫酸水溶液。碱液入口接入质量比 30%硅酸钠水溶液，同时开启酸管和碱管，先调节喷头喷嘴出料pH值=3. 5，待硅酸钠溶液消耗为2L时，停止出料，升温至100°C老化2小时，保持升温和老化过程中的pH值为3. 5， 再加水降温至60°C，搅拌1小时，将反应物料过滤、洗涤至滤液电导率为300μ S/cm、干燥后粉碎。所得产品主要技术指标如下BET 比表面积560m2/g ；DBP 吸收值2. 8g/g ；平均粒径d3. 67 μ m ；平均粒度d501. 62 μ m二氧化硅干基含量 99.1%实施例3按实施例1叙述的方法制备皮革消光剂用二氧化硅，与实施例1不同的是酸液入口接25%的盐酸水溶液，碱液入口接13%的硅酸钠水溶液；接调节喷头喷嘴PH值为4. 5。实施例4按实施例1叙述的方法制备皮革消光剂用二氧化硅，与实施例1不同的是酸液入口接50%的硝酸水溶液，碱液入口接25%的硅酸钠水溶液反应釜加热至95°C后老化10小时。实施例5按实施例1叙述的方法制备皮革消光剂用二氧化硅，与实施例1不同的是反应釜加热至105°C后老化0. 5小时。实施例6 (对比实施例)在反应釜内加入2L质量比为30%的硅酸钠溶液，在搅拌状态下加入质量比为 45%硫酸溶液，调节物料pH值=3. 5，升温至60°C，调节pH值=7. 0，保持搅拌30分钟，力口入30%氢氧化钠溶液，升温至100°C老化2小时，加入硫酸调节pH值=3. 0陈化1小时， 将反应物料过滤、洗涤至滤液电导率为300 μ S/cm、干燥后粉碎。所得二氧化硅主要技术指标BET 比表面积320cm2/g ；DBP 吸收值2.2g/g;平均粒径d3. 72 μ m ；平均粒度d501. 60 μ m ；二氧化硅干基含量 98.8%。将实施例6与实施例2中所得二氧化硅分别作为皮革消光剂使用，所使用的皮革涂饰涂层具有以下组成BLLK2004/N100丁酮30二氧化硅消光剂5. 0添加实施例6中消光剂的标识为A组，添加实施例2中消光剂的标识为B组。分别将A组和B组的组分混合后用分散机以2000r/min搅拌5分钟，然后将分散液以40 μ m 丝棒涂布于黑底皮革，经105°C烘干2分钟。分别用光泽度仪丽268测试A/B组的光泽度值，其结果如下表所示
权利要求
1.一种混合反应器，其特征在于包括酸碱混合件、连接件、喷头及螺旋加速器；酸碱混合件内设中空混合腔室，混合腔室上开设有一酸液入口及一碱液入口 ； 连接件为一两端开口的中空柱体，柱体两端分别与混合件/喷头活动连接在一起； 喷头为一筒体，筒底开设3个以上的喷嘴；螺旋加速器安装在连接件内，为一开设有螺旋形凹槽的柱体，柱体一端与混合件相抵， 另一端与喷头筒底相抵。
2.根据权利要求1所述的混合反应器，其特征在于所述螺旋加速器的两端端部各开设有一类半球形内凹槽，内凹槽与螺旋形凹槽相连。
3.根据权利要求2所述的混合反应器，其特征在于 所述连接件分别与混合件/喷头螺接在一起。
4.根据权利要求2所述的混合反应器，其特征在于 所述酸液入口及碱液入口处分别安装一流量控制器。
5.一种采用权利要求1-4中的混合反应器制备皮革消光剂用二氧化硅的方法，其特征在于包括如下步骤(1)原料硅酸钠水溶液质量比为13-30%，硅酸钠模数为3. 3-3. 5，铁含量低于200ppm ； 无机酸水溶液质量比25-50% ；(2)反应先将硅酸钠水溶液与无机酸水溶液同时加入到混合反应器中，调节加入量，控制混合反应器喷嘴喷出的凝胶的pH值在3. 5 4. 5 ；将凝胶送入预先加入水并启动搅拌的反应釜内，保持反应釜内搅拌状态，直至送入反应釜内的物料凝胶量达到预设量后，关闭混合反应器；然后将反应釜加热至95-105°C，老化0. 5 10小时；(3)过滤、洗涤、干燥、粉碎分级得产品。
6.根据权利要求5所述的制备皮革消光剂用二氧化硅的方法，其特征在于 所述的无机酸为硫酸、硝酸或盐酸。
7.根据权利要求5或6所述的制备皮革消光剂用二氧化硅的方法，其特征在于 得到的皮革消光剂用二氧化硅的BET比表面积为300 570m2/g。
8.根据权利要求5或6所述的制备皮革消光剂用二氧化硅的方法，其特征在于 得到的皮革消光剂用二氧化硅的平均粒径为2 4 μ m。
全文摘要
本发明涉及一种混合反应器及应用该反应器制备皮革消光剂用二氧化硅的方法，混合反应器包括酸碱混合件、连接件、喷头及螺旋加速器；酸碱混合件内设中空混合腔室，混合腔室上开设有一酸液入口及一碱液入口；连接件为一两端开口的中空柱体，柱体两端分别与混合件/喷头活动连接在一起；喷头为一筒体，筒底开设3个以上的喷嘴；螺旋加速器安装在连接件内，为一开设有螺旋形凹槽的柱体，柱体一端与混合件相抵，另一端与喷头筒底相抵。具体操作时，先将酸液和碱液在混合反应器内混合后再加入反应釜中进行陈化。本发明反应器设计合理，使用方便，所得产品纯度高，性能稳定，消光效果好。
文档编号C01B33/12GK102476802SQ20101056284
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者张忆, 操应军, 李宝德, 樊新华, 裴亚利, 郑连营, 靳桂茵 申请人:北京航天赛德科技发展有限公司