[发明专利]一种制备水性聚氨酯分散体的连续生产系统、水性聚氨酯分散体的连续生产工艺和应用

说明书

本发明属于水性聚氨酯分散体连续生产技术领域，提供一种制备水性聚氨酯分散体的连续生产系统、水性聚氨酯分散体的连续生产工艺和应用，连续生产工艺包括：(1)将多异氰酸酯与低聚物多元醇在第一管式反应器VR1中得到预聚体I；低聚物多元醇分四部分加入VR1中；(2)将预聚体I与非离子亲水化合物在第二管式反应器VR2中得到预聚体II；非离子亲水化合物分三部分加入VR2中；(3)将预聚体II与溶剂在VR3中稀释；(4)稀释后与亲水扩链剂、小分子二元胺在VR4中；(5)在VR5中进行乳化分散。该工艺能够实现水性聚氨酯分散体快速、高效的连续化生产。

技术领域

本发明属于水性聚氨酯分散体连续生产技术领域，尤其涉及一种制备水性聚氨酯分散体的连续生产系统、水性聚氨酯分散体的连续生产工艺和应用。

背景技术

水性聚氨酯分散体以水取代有机溶剂作为分散介质，不含可挥发性的有机溶剂(VOC)，是一种无味、无毒的绿色环保有机高分子材料。在其使用过程中水挥发后形成聚氨酯薄膜，因而，水性聚氨酯分散体的成膜物具有和聚氨酯材料同等优异的物理化学性能。

水性聚氨酯材料可以通过调整配方和化学改性方式得到不同软硬度、不同化学耐性的高性能材料，其广泛应用于木器涂料、纺织涂层、合成革、塑料涂层、金属涂层、个人护理、涂覆剂、粘合剂、密封剂、水性油墨等领域。

目前，工业上水性聚氨酯分散体的生产工艺以间歇法为主。间歇法工艺是指一次投料后，预聚、分散、脱溶剂工艺按时间顺序在反应釜内逐步进行的工艺过程。但是，间歇法生产工艺在水性聚氨酯分散体的生产中存在显著的缺点，具体如下：(1)生产效率低，装置空置率高，生产成本高；(2)生产过度依赖人工，自动化程度低；(3)产品批次间质量波动大，次品率高。

水性聚氨酯分散体的连续化生产工艺可有效克服间歇化生产带来的难题，专利文献CN102633971A公开了一种基于双螺杆反应器设计的水性聚氨酯分散体连续法生产工艺，采用120～200℃高温预聚，90～150℃高温分散的工艺；对水性聚氨酯体系而言，高温预聚会带来难以预测的副反应，大分子结构不可控，高温分散会导致乳液分散时粒径控制非常困难，因整个工艺温度较高，最终需要降温才能得到成品乳液，而且因其工艺能耗高而导致生产成本高。专利文献WO2017/009161A1公开了一种基于静态混合器的连续化分散装置，但是其中并没有提及预聚过程的连续化生产工艺。

另外，简单的管式反应器对反应粘度较低的液相体系具备优势，但水性聚氨酯预聚体随反应进行，预聚体粘度从低粘逐渐增至高粘，如果没有安装合适的内构件，管式反应器在连续生产中的混合效果和反应速率受到影响，产品的分子量分布很宽，反应速率很慢，产品性能大幅下降。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术存在的问题，提供一种制备水性聚氨酯分散体的连续生产系统、水性聚氨酯分散体的连续生产工艺和应用，该连续生产工艺能够实现多个品种的水性聚氨酯分散体快速、高效的连续化生产，完全实现自动化，能耗低、生产成本低、产品质量稳定。

为了实现上述目的，本发明提供一种制备水性聚氨酯分散体的连续生产系统，包括：

多个管式反应器，用于将反应物料进行反应；多个所述管式反应器依次通过串联相互连接。

根据本发明提供的连续生产系统，优选地，所述连续生产系统还包括：多个与每个管式反应器的进料口相连接的混合器，用于将反应原料混合均匀并连续注入管式反应器；所述混合器优选为带有搅拌的动态混合器或不带搅拌的静态混合器。

根据本发明提供的连续生产系统，优选地，多个管式反应器包括第一管式反应器VR1、第二管式反应器VR2、第三管式反应器VR3、第四管式反应器VR4、第五管式反应器VR5、第六管式反应器VR6和第七管式反应器VR7；