水性聚氨酯树脂合成系统的制作方法

本实用新型涉及高分子材料合成技术领域，具体而言，涉及水性聚氨酯树脂合成系统。

背景技术：

聚氨酯(PU)树脂是由异氰酸酯与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸链段重复结构单元的聚合物。1937年德国Otto Bayer教授首先发现多异氰酸酯与多元醇化合物进行加聚反应可制得聚氨酯，并以此为基础进入工业化应用，英美等国1945-1947年从德国获得聚氨树脂的制造技术与1950年相继开始工业化。日本1955年从德国Bayer公司及美国DuPont公司引进聚氨酯工业化生产技术。20世纪50年代末我国聚氨酯工业开始起步，近十年发展较快。

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，可广泛应用于涂料、胶粘剂、皮革涂饰剂、织物整理剂等方面。水性聚氨酯由于具有无毒、廉价、安全、不燃等优点及自身性能的不断提高，表现出巨大的市场前景并有逐步取代溶剂型产品的趋势。水性聚氨酯的合成多以自乳化为主，即在聚氨酯大分子中引入-COOH、-S0₃、-OH、-O-等亲水性基团。但由于这些亲水性基团的存在及聚氨酯树脂本身的一些不足之处，使水性聚氨酯产品在耐水、耐溶剂、耐候等方面表现较差，一定程度上限制了该类产品的使用范围。自20世纪70年代以来，聚氨酯材料研究者根据不同树脂之间性质上互补性，采用接枝、嵌段技术将丙烯酸酯、环氧树脂、苯乙烯等树脂引入到水性聚氨酯树脂大分子上，制备出具有交联、核壳、互穿网络结构的复合型树脂，弥补了不同树脂之间性能上的不足。

水性聚氨酯按粒径和外观分可分为聚氨酯水溶液(粒径<0.001微米，外观透明)、聚氨酯水分散体(粒径:0.001-0.1微米，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1微米，外观白浊)。依亲水性基团的电荷性质，水性聚氨酯可分为阴离子型水性聚氨酯、阳离子型水性聚氨酯和非离子型水性聚氨酯。其中阴离子型最为重要，分为羧酸型和磺酸型两大类。依合成单体不同水性聚氨酯可分为聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。依照选用的二异氰酸酯的不同，水性聚氨酯又可分为芳香族和脂肪族，或具体分为TDI型、HDI型等等。依产品包装形式水性聚氨酯可分为单组分水性聚氨酯和双组分水性聚氨酯。目前，聚氨酯树脂的水性化已逐步取代溶剂型，成为聚氨酯工业发展的重要方向。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种水性聚氨酯树脂合成系统，其能够快速的合成水性聚氨酯树脂，且合成过程能够实现自动化，降低劳动量的投入，能够有效地节省成本，提高水性聚氨酯树脂的生产效率。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种水性聚氨酯树脂合成系统，其包括第一反应釜、第二反应釜、第三反应釜、过滤釜和打散装置，第一反应釜的出料口连接第二反应釜的进料口，第二反应釜的出料口连接第三反应釜的进料口，打散装置连接第三反应釜，过滤釜连接第三反应釜；第一反应釜设置有第一温度控制器，第二反应釜设置有第二温度控制器和第一搅拌装置。

在本实用新型较佳的实施例中：

上述过滤釜设置有第二搅拌装置。

在本实用新型较佳的实施例中：

上述第一搅拌装置包括电机、转轴和搅拌扇叶，电机设置于第二反应釜，转轴连接电机并伸入第二反应釜的内部，搅拌扇叶连接于转轴。

在本实用新型较佳的实施例中：

上述过滤釜连接进水装置。

在本实用新型较佳的实施例中：

上述进水装置包括水管和控制阀，水管连接过滤釜的进水口，控制阀连接水管。

在本实用新型较佳的实施例中：

上述第一反应釜设置有物料进料口。

在本实用新型较佳的实施例中：

水性聚氨酯树脂合成系统还包括原料放置桶，原料放置桶的出料管连接第一反应釜的进料口。

在本实用新型较佳的实施例中：

上述原料放置桶还包括计量泵，计量泵连接出料管。

在本实用新型较佳的实施例中：

上述水性聚氨酯树脂合成系统还包括冷凝水池，第一反应釜连接冷凝水池。

一种水性聚氨酯树脂合成系统，其包括第一反应釜、第二反应釜、第三反应釜、过滤釜、打散装置和尾气处理装置，第一反应釜的出料口连接第二反应釜的进料口，第二反应釜的出料口连接第三反应釜的进料口，打散装置连接第三反应釜，过滤釜连接第三反应釜；第一反应釜设置有第一温度控制器，第二反应釜设置有第二温度控制器和第一搅拌装置；第一反应釜和第二反应釜均连接尾气处理装置。

本实用新型实施例的水性聚氨酯树脂合成系统的有益效果是：该水性聚氨酯树脂合成系统能够快速的合成水性聚氨酯树脂，且合成过程能够实现自动化，降低劳动量的投入，能够有效地节省成本，提高水性聚氨酯树脂的生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例的水性聚氨酯树脂合成系统的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例的水性聚氨酯树脂合成系统的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例的第二反应釜的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的水性聚氨酯树脂合成系统的结构示意图三。

图标：10-水性聚氨酯树脂合成系统；100-第一反应釜；200-第二反应釜；300-第三反应釜；400-过滤釜；310-打散装置；500-尾气处理装置；110-第一温度控制器；210-第二温度控制器；220-第一搅拌装置；410-第二搅拌装置；221-电机；222-转轴；223-搅拌扇叶；420-进水装置；421-水管；422-控制阀；120-物料进料口；130-原料放置桶；131-计量泵；600-冷凝水池。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参照图1，本实施例提供一种水性聚氨酯树脂合成系统10，其包括第一反应釜100、第二反应釜200、第三反应釜300和过滤釜400，第一反应釜100的出料口连接第二反应釜200的进料口，第二反应釜200的出料口连接第三反应釜300的进料口，第三反应釜300的出料口连接过滤釜400进料口。

上述第一反应釜100可以用于进行预聚合反应，即可以在第一反应釜100中用分子量为500、1000、2000的双官能团聚酯或聚醚与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等异氰酸酯在催化剂和氧化铋的作用下反应1-3h；上述第二反应釜200可以用于枝接反应，即可以把预聚合反应后合格的产物接2、2-二羟甲基丙酸(DMPA)和2、2-二羟甲基丁酸(DMBA)反应1-2h；上述第三反应釜300可以用于中和反应，即可以将进行枝接的产物添加氨类中和，再添加水(去离子水)，完成相转变成阴离子乳液；上述过滤釜400可以用于过滤，即往中和后的产物中添加异佛尔酮二胺(IPDA)进行扩链，再过滤。

该水性聚氨酯树脂合成系统10还可以包括打散装置310，该打散装置310可以连接上述第三反应釜300，即可以利用打散装置310将第三反应釜300中的混合反应物高速打散，完成相转变成阴离子乳液。该打散装置310可以是市售的各种高速分散器。需要说明的是，上述打散装置310可以设置于第三反应釜300的外部，与第三反应釜300分离，即可以在第三反应釜300中的反应进行完后，再用打散装置310进行打散工作。

请参照图2，该水性聚氨酯树脂合成系统10还可以包括尾气处理装置500，上述第一反应釜100和第二反应釜200均可以连接该尾气处理装置500，即可以将第一反应釜100和第二反应釜200反应后的尾气、废气送入尾气处理装置500中进行废气的回收、净化等，避免工业废气对环境造成污染，以提高水性聚氨酯树脂生产的环保性。

请继续参照图1，上述第一反应釜100设置有第一温度控制器110，该第一温度控制器110可以用于控制第一反应釜100内部的反应温度，使第一反应釜100中进行的预聚合反应能够被控制在70-90℃，以确保预聚合反应快速、稳定地进行，且第一温度控制器110的设置也可以有效地提高工作的效率。

该第一反应釜100还可以设置有物料进料口120，该物料进料口120可以设置于第一反应釜100的顶部，且该物料进料口120可以连通第一反应釜100的内部，通过物料进料口120可以将固体物料送入第一反应釜100的颞部进行相应地反应。

该水性聚氨酯树脂还可以包括原料放置桶130，该原料放置桶130的出料管可以连接第一反应釜100，且该原料放置桶130可以连通第一反应釜100的内部，即原料放置桶130中的反应原料可以进入第一反应釜100并在第一反应釜100中进行反应。

进一步地，该原料放置桶130还可以包括计量泵131，且该计量泵131连接原料放置桶130的出料管；在将原料放置桶130中的原料放入第一反应釜100时，可以通过计量泵131进行计量，以定量往第一反应釜100中放入原料，一方面可以减少劳动量的投入，另一方面可以控制原料的投入，避免原料的浪费。需要说明的是，该原料放置桶130的数量可以根据原料种类的数量来确定，例如：有三种反应原料，就可以相应地设置三种原料放置桶130。需要进一步说明的是，第一反应釜100还可以设置相应的搅拌装置，用于搅拌第一反应釜100中的反应原料，加速反应的进程。

需要说明的是，物料进料口120和原料放置桶130可以分别用于投放固体原料和液态原料。

前述第二反应釜200可以设置有第二温度控制器210和第一搅拌装置220。第二温度控制器210可以用于控制第二反应釜200中的反应温度，即可以将枝接反应的反应温度控制在65-85℃，以确保枝接反应稳定、快速地进行，并且提高枝接反应的效率。

请参照图3，上述的第一搅拌装置220可以包括电机221、转轴222和搅拌扇叶223，电机221可以设置于第二反应釜200，转轴222可以连接电机221，并且伸入第二反应釜200的内部，搅拌扇叶223可以连接于转轴222，并且随转轴222的转动一同转动；开启电机221即可以利用搅拌扇叶223对第二反应釜200内部的反应混合物进行搅拌。

请继续参照图1，前述过滤釜400可以连接进水装置420，且该进水装置420可以将水送入过滤釜400中以便后续过滤工作的进行。该进水装置420可以包括水管421和控制阀422，控制阀422可以连接水管421并且能够控制水流的速度，进而能够定量的完过滤釜400中送入水。进一步地，过滤釜400中还可以设置第二搅拌装置410，第二搅拌装置410和第一搅拌装置220的结构类似，请参照第一搅拌装置220，在此不再赘述；在过滤釜400中设置第二搅拌装置410可以将过滤釜400中的混合物搅拌均后后，再进行过滤的工作。

请参照图4，该水性聚氨酯树脂合成系统10还可以包括冷凝水池600，上述第一反应釜100和第二反应釜200可以连接冷凝水池600，即第一反应釜100和第二反应釜200反应后生成的冷凝水可以流入冷凝水池600，然后还可以被进一步地回收利用。

需要说明的是，前述的第二反应釜200、第三反应釜300和过滤釜400也还可以设置相应的投放物料的进出口，以便于添加反应物料等。需要进一步说明的是，第一反应釜100、第二反应釜200、第三反应釜300和过滤釜400都还可以设置物料检测取出口，用于将反应后的产物取出进行检测，查看产物是否能够达标。

水性聚氨酯树脂合成系统10的工作原理是：通过物料进料口120和原料放置桶130分别将固体物料和液态原料放入第一反应釜100中，通过第一反应釜100的第一温度控制器110控制第一反应釜100中反应物的反应温度进行预聚合反应，在预聚合反应结束后，将产物送入第二反应釜200中，在添加所需的反应原料后，用第一搅拌装置220进行搅拌，并用第二温度控制器210控制第二反应釜200中的反应温度进行枝接反应，在枝接反应结束后将产物送入第三反应釜300，添加中和反应原料进行中和反应并且高速打散，中和反应后再将产物送入过滤釜400，进行相应的过滤工作，即可完成水性聚氨酯树脂的合成工作。

综上所述，本实用新型的水性聚氨酯树脂合成系统的有益效果是：该水性聚氨酯树脂合成系统能够快速的合成水性聚氨酯树脂，且合成过程能够实现自动化，降低劳动量的投入，能够有效地节省成本，提高水性聚氨酯树脂的生产效率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。