[发明专利]径流式转子‑定子混合机以及制备聚合物泡沫的方法

说明书

技术领域

本发明涉及转子-定子混合机。一方面，本发明涉及具有多个辅入口的转子-定子混合机，而另一方面，本发明涉及使用具有多个辅入口的转子-定子混合机以制备具有小的平均气泡直径和窄的气泡尺寸分布的液包气(gas-in-liquid)分散体的方法。

背景技术

液包气分散体例如聚合物泡沫的气泡尺寸取决于流体物理性质(粘度，界面张力等)和转子-定子混合机流体动力学(剪切速率，持续时间等)两者。标准转子-定子混合机具有单一入口流和单一出口流。将一些标准转子-定子混合机改进以具有一个或多个辅入口，例如教导于WO 2008/077116的那些。尽管标准和改进的转子-定子混合机都可制备功能性聚合物泡沫，但是一直需要与现有可用的转子-定子混合机制备的聚合物泡沫相比，可制备具有较小平均气泡尺寸和较窄气泡尺寸分布的聚合物泡沫的转子-定子混合机。

发明内容

在一种实施方式中，本发明是径流式转子-定子混合机，其包括：

A.外壳，其包括第一定子和第二定子；

B.位于第一定子和第二定子之间的转子，由此在所述外壳内形成第一通道和第二通道，并提供第一通道和第二通道之间的流体连通，所述转子连接于可旋转轴；

C.在低剪切区域通往第一通道的主入口；

D.在与主入口相比具有较高剪切的一个或多个区域通往第一通道的两个或更多个辅入口；和

E.第二通道的出口。

本发明的混合机利用了第一通道内的可变剪切场，并且它们提供了在该装置的第一通道内的多个位置添加流体的工具。这些区域的定子半径不同，因此特征在于不同的剪切速率水平。此外，添加具有不同密度或粘度的流体(例如气体和液体)可形成较稳定的混合物，当注射进具有较高剪切的区域时，与当注射进具有较低剪切的区域时相比。在一种实施方式中，本发明是沿径流式转子-定子混合机的第一通道布置三个或更多个辅入口，每个辅入口位于混合机中剪切大于主入口剪切的区域。

在一种实施方式中，本发明是使用径流式转子-定子混合机生产聚合物泡沫的方法，所述混合机包括：

A.外壳，其包括第一定子和第二定子；

B.位于第一定子和第二定子之间的转子，由此在所述外壳内形成第一通道和第二通道，并提供第一通道和第二通道之间的流体连通，所述转子连接于可旋转轴；

C.在低剪切区域通往第一通道的主入口；

D.在与主入口相比具有较高剪切的一个或多个区域通往第一通道的两个或更多个辅入口；和

E.第二通道的出口；

所述方法包括以下步骤：

1.通过主入口将包含液体的第一进料引入到第一通道的第一剪切区域，所述第一进料包含单体、预聚物或聚合物；

2.通过一个或多个辅入口将包含气体的第二进料引入到第一通道的第二剪切区域，其中第二剪切区域的剪切大于第一剪切区域的剪切；

3.在第一通道内形成第一进料和第二进料的泡沫；

4.将所述泡沫从第一通道转移至第二通道；和

5.从所述混合机的出口排出所述泡沫。

在一种实施方式中，在接近混合机的轴处引入第一进料，通过两个或更多个辅入口引入另外的进料，使得其在第一通道中以沿第一转子远离轴一定距离进入混合机。

附图说明

仅针对说明某些实施方式的目的、而不以限制本发明范围的目的参照附图总地描述本发明。在附图中，自始至终相同的是，同样的数字用于表示同样的部件。

图1A是在混合机的相对于主入口具有高剪切的区域用两个辅入口改进的标准径流式转子-定子混合机的剖面图。

图1B是沿线1B-1B截取的图1A的剖面图，转子位于两个定子之间的空间内。

图1C是沿线1B-1B截取的图1A的剖面图，转子从两个定子之间的空间移开。

图2是第一定子的平面图。

具体实施方式

定义

除非相反地指出，从上下文暗示或现有技术惯例，所有的份和百分比均基于重量，而且所有的测试方法是与本申请的提交日期同步的。针对美国专利实践的目的，任何涉及的专利、专利申请或公开的内容在此全部引入作为参考(或其等价的US同族也引入作为参考)，特别是关于本领域中的合成技术、定义(不与本申请具体提供的任何定义不一致)和常识的披露。