一種連續制備有機無機納米雜化涂料的系統及方法

一種連續制備有機無機納米雜化涂料的系統及方法
【專利摘要】本發明提供了一種連續制備有機無機納米雜化涂料的系統及方法，所述系統包括預混裝置、原料儲存裝置、成品儲存裝置、靜態混合器、超聲波強化管式反應器、超聲波強化靜態混合器；所述預混裝置包括第一預混裝置和第二預混裝置，所述第一預混裝置的輸出端、第二預混裝置的輸出端分別與靜態混合器的輸入端連接，所述靜態混合器的輸出端與超聲波強化管式反應器的輸入端連接；所述超聲波強化管式反應器的輸出端、原料儲存裝置的輸出端分別與超聲波強化靜態混合器的輸入端連接，所述超聲波強化靜態混合器的輸出端與成品儲存裝置連接。采用本發明的技術方案，制備的涂料涂層硬度高，漆膜透明度高，實現了高效連續化制備，生產效率高、批次穩定性好。
【專利說明】
一種連續制備有機無機納米雜化涂料的系統及方法
技術領域
[0001] 本發明屬于涂料制備技術領域，尤其涉及一種連續制備有機無機納米雜化涂料的 系統及方法。
【背景技術】
[0002] 水性涂料以水為溶劑，是目前最安全，最環保的涂料之一。由于自身組成和結構特 點，單組份水性涂料的涂裝效果沒有油性涂料好，存在表面硬度低、豐滿度不夠、耐水性差 等明顯不足，而且水性涂料的硬度不足已成為涂料水性化進程的重要障礙之一。研究表明 將無機納米材料與水性涂料復合是提高水性涂料硬度的有效方法。但是目前納米復合功能 涂料制備過程中仍然存在著相間結合力差、納米填料分散性差、無機納米材料團聚嚴重、批 次穩定性差等問題，大多還處于實驗室研究階段，由于存在技術、工藝限制仍未形成規模化 生產。
[0003] 另外一方面，傳統的涂料生產大都采用高速分散機分散、砂磨機分散等方式進行， 為間隙式操作，分散砂磨時間長，納米填料難以均勻分散，同時，普遍存在自動化程度低、過 程效率低、過程能耗高等問題，生產的涂料產品批次穩定性不理想。

【發明內容】

[0004] 針對以上技術問題，本發明公開了一種連續制備有機無機納米雜化涂料的系統及 方法，制備的水性涂料涂層硬度高，實現了有機無機納米雜化涂料的高效連續化制備，具有 過程能耗低、生產效率高、批次穩定性好等顯著特點。
[0005] 對此，本發明采用的技術方案為：
[0006] -種連續制備有機無機納米雜化涂料的系統，其包括預混裝置、原料儲存裝置、成 品儲存裝置、靜態混合器、超聲波強化管式反應器、超聲波強化靜態混合器;所述預混裝置 包括第一預混裝置和第二預混裝置，所述第一預混裝置的輸出端、第二預混裝置的輸出端 分別與靜態混合器的輸入端連接，所述靜態混合器的輸出端與超聲波強化管式反應器的輸 入端連接;所述超聲波強化管式反應器的輸出端、原料儲存裝置的輸出端分別與超聲波強 化靜態混合器的輸入端連接，所述超聲波強化靜態混合器的輸出端與成品儲存裝置連接。 作為本發明的進一步改進，所述連續制備有機無機納米雜化涂料的系統包括輸料栗，所述 輸料栗包括第一輸料栗、第二輸料栗和第三輸料栗，所述第一預混裝置的輸出端通過第一 輸料栗與靜態混合器的輸入端連接，所述第二預混裝置的輸出端通過第二輸料栗與靜態混 合器的輸入端連接，所述原料儲存裝置的輸出端通過第三輸料栗與超聲波強化靜態混合器 的輸入端連接。
[0007] 本發明還提供了一種連續制備有機無機納米雜化涂料的方法，其采用上述所述的 連續制備有機無機納米雜化涂料的系統進行制備，其包括如下步驟：
[0008] 步驟A:將水性納米材料溶膠和第一表面活性劑加入第一預混釜中混合均勻，維持 物料溫度為40_90°C，將改性劑、水和第二表面活性劑加入第二預混釜中混合均勻;其中，所 述第一表面活性劑和第二表面活性劑的物質可以相同，也可以不同；
[0009] 步驟B:將第一預混釜中的物料和第二預混釜中的物料輸入靜態混合器中，進行物 料的快速混合，然后將物料輸入到超聲波強化管式反應器中進行混合反應得到混合好的水 性涂料的添加劑；
[0010] 步驟C:將所述水性涂料的添加劑、原料儲存裝置中的水性涂料分別輸送到超聲波 強化靜態混合器中進行兩股物料的混合分散，所述水性涂料與水性涂料的添加劑的體積比 為2:1-10:1，混合分散后的物料輸入到成品儲存裝置中，得到有機無機納米雜化涂料。
[0011] 超聲波具有波長短、近似直線傳播、能量容易集中等特點。由于超聲波在液體介質 中的空化作用，使其能夠提高化學反應速率、縮短反應時間，也可應用于乳液的制備和兩相 材料的分散等。管式反應器一種呈管狀、長徑比大的連續操作反應器，管式反應器中物料的 流動可近似地視為平推流，物料間的返混小，是一種很理想的反應器設備。靜態混合器是一 種沒有運動部件的高效混合設備，其基本工作機理是利用固定在管內的混合單元體改變流 體在管內的流動狀態，以達到不同物料之間良好分散和充分混合的目的。
[0012] 本發明所述的超聲波強化管式反應器和超聲波強化靜態混合器分別綜合了超聲 波與管式反應器和靜態混合器的優勢。關于這兩個設備，最簡單的實現方式是分別將管式 反應器和靜態混合器浸于超聲波清洗機等類似設備中的超聲介質中，就能實現超聲波對管 式反應器和靜態混合器的強化作用，從而應用于本發明的技術方案當中。
[0013] 采用此技術方案，有效提高了各相間的結合力、納米填料分散性好、無機納米材料 團聚少、批次穩定性好;而且自動化程度高，效率高。
[0014] 作為本發明的進一步改進，所述水性納米材料溶膠為納米氧化娃溶膠、納米氧化 鋯溶膠、納米氧化鋁溶膠、納米氧化鋅溶膠、納米氧化鈦溶膠中的至少一種。
[00?5]作為本發明的進一步改進，所述納米材料溶膠的固含量為10wt %-70wt %、平均粒 徑為 5nm-100nm。
[0016] 作為本發明的進一步改進，所述第一表面活性劑和第二表面活性劑分別為吐溫 20、吐溫40、吐溫60、吐溫80、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的至少一種。
[0017] 作為本發明的進一步改進，所述的改性劑為3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三 乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅 烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙 烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、異丙氧基二硬脂 酸酰氧基鋁酸酯、異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸 酰氧基)鈦酸酯、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯中的 至少一種。
[0018] 作為本發明的進一步改進，所述連續制備有機無機納米雜化涂料的系統包括濃縮 裝置，所述濃縮裝置設有液體霧化器和真空裝置，所述超聲波強化管式反應器的輸出端與 液體霧化器連接，所述濃縮裝置的輸出端、原料儲存裝置的輸出端分別與超聲波強化靜態 混合器的輸入端連接。
[0019] 其中，所述的液體霧化器能夠將進料液體進行霧化，得到微小液滴。霧化器能夠將 液體物料霧化成微小液滴，可以極大地增加液體的比表面積。在本發明中，從霧化裝置出來 的物料以小液滴的形式存在，比表面積大，水份揮發較快，因此可以快速脫除物料中的部分 水份，提高物料的固含量。為了盡量減少液滴夾帶，在濃縮裝置中可按需安裝除沫器，包括 但不限于絲網除沫器。采用此技術方案，能夠快速有效的提高物料固含量，避免出現納米雜 化涂料成品固含量偏低、粘度偏低等不足，而降低納米雜化涂料的適用性。
[0020] 作為本發明的進一步改進，所述連續制備有機無機納米雜化涂料的系統包括輸料 栗，所述輸料栗包括第一輸料栗、第二輸料栗、第三輸料栗和第四輸料栗，所述第一預混裝 置的輸出端通過第一輸料栗與靜態混合器的輸入端連接，所述第二預混裝置的輸出端通過 第二輸料栗與靜態混合器的輸入端連接，所述原料儲存裝置的輸出端通過第三輸料栗與超 聲波強化靜態混合器的輸入端連接，所述濃縮裝置的輸出端通過第四輸料栗與超聲波強化 靜態混合器的輸入端連接。
[0021] 本發明還提供了一種連續制備有機無機納米雜化涂料的方法，其采用上述所述的 連續制備有機無機納米雜化涂料的系統進行制備，其包括如下步驟：
[0022] 步驟S1:將水性納米材料溶膠和第一表面活性劑加入第一預混釜中混合均勻，維 持物料溫度為40-90°C，將改性劑、水和第二表面活性劑加入第二預混釜中混合均勻;其中， 所述第一表面活性劑和第二表面活性劑的物質可以相同，也可以不同；
[0023] 步驟S2:將第一預混釜中的物料和第二預混釜中的物料輸入到靜態混合器中，進 行物料的混合，然后將混合好的物料輸入到超聲波強化管式反應器中進行混合反應；
[0024] 步驟S3:從超聲波強化管式反應器出來的物料經過液體霧化器霧化，得到微小液 滴，加入到濃縮裝置中脫除物料中的部分水，并利用真空裝置維持濃縮裝置中的真空度為 0.04-0.09MPa，得到濃縮的水性涂料添加劑；
[0025] 步驟S4:將所述濃縮的水性涂料添加劑、原料儲存裝置中的水性涂料分別輸送到 超聲波強化靜態混合器中進行兩股物料的混合，所述濃縮的水性涂料添加劑與水性涂料的 體積比為1:2-1:10,混合分散后的物料輸入到成品儲存裝置中，得到有機無機納米雜化涂 料。
[0026] 作為本發明的進一步改進，所述水性納米材料溶膠為納米氧化娃溶膠、納米氧化 鋯溶膠、納米氧化鋁溶膠、納米氧化鋅溶膠、納米氧化鈦溶膠中的至少一種。
[0027]作為本發明的進一步改進，所述納米材料溶膠的固含量為10wt %-70wt %、平均粒 徑為 5nm-100nm。
[0028]作為本發明的進一步改進，所述第一表面活性劑和第二表面活性劑分別為吐溫 20、吐溫40、吐溫60、吐溫80、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的至少一種。
[0029]作為本發明的進一步改進，所述的改性劑為3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三 乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅 烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙 烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、異丙氧基二硬脂 酸酰氧基鋁酸酯、異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸 酰氧基)鈦酸酯、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯中的 至少一種。
[0030]與現有技術相比，本發明的有益效果為：
[0031 ]第一，與傳統涂料制備方法如高速分散法和砂磨法等相比較，本發明的技術方案 提供了一套連續制備有機無機納米雜化涂料的系統和方法，利用該系統和方法可以實現有 機無機納米雜化涂料的高效連續化制備，具有過程能耗低、生產效率高、批次穩定性好等顯 著特點。
[0032] 第二，采用本發明提供的制備系統和方法制備的水性涂料穩定性好，可實現無機 納米材料在涂料中的高分散，同時制備的水性涂料涂層硬度高，鉛筆硬度最高可達到2H，并 且得到的漆膜透明度高。
[0033] 第三，本發明的技術方案，易于放大，可應用于高性能涂料的大規模工業化生產。 特別是該反應系統具有很強的普適性，能夠適用于高性能涂料的連續化制備和生產，包括 高性能水性涂料，包括但不僅限于水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料、水性環氧涂料等多種 類型，還可以用于溶劑型有機無機納米雜化涂料的制備。
【附圖說明】
[0034] 圖1為本發明實施例1的一種連續制備有機無機納米雜化涂料的系統的結構示意 圖。
[0035] 圖2為本發明實施例2的一種連續制備有機無機納米雜化涂料的系統的結構示意 圖。
[0036] 附圖標記為：1-第一預混釜，4-第二預混釜，5-濃縮釜，8-原料儲罐，9-成品儲罐， 2_第一輸料栗，3-第二輸料栗，6-第三輸料栗，7-第四輸料栗，10-靜態混合器，11-超聲波強 化管式反應器，12-液體霧化器，13-真空裝置，14-超聲波強化靜態混合器。
【具體實施方式】
[0037] 下面結合附圖，對本發明的較優的實施例作進一步的詳細說明。
[0038] 實施例1
[0039] 如圖1所示，本實施例提供了一種連續制備有機無機納米雜化涂料的系統，所述系 統包括第一預混釜1、第二預混釜4、濃縮釜5、原料儲罐8、成品儲罐9、第一輸料栗2、第二輸 料栗3、第三輸料栗6、第四輸料栗7、靜態混合器10、超聲波強化管式反應器11、液體霧化器 12、真空裝置13和超聲波強化靜態混合器14;其中第一預混釜1和第二預混釜4分別通過第 一輸料栗2和第二輸料栗3與靜態混合器10的兩個入口相連，原料儲罐8和濃縮釜5分別通過 第三輸料栗6和第四輸料栗7與超聲波強化靜態混合器14的兩個入口相連，靜態混合器10的 出口與超聲波強化管式反應器11的入口相連，超聲波強化管式反應器11的出口與液體霧化 器12相連，液體霧化器12位于濃縮釜5的內部，濃縮釜5與真空裝置13相連，超聲波強化靜態 混合器14的出口與成品儲罐9相連。
[0040] 另外，本實施例還提供了一種連續制備有機物納米雜化涂料的方法，包括如下步 驟：
[0041 ] (1)將1000克的固含量為30wt %、納米二氧化硅平均粒徑為20nm的水性二氧化硅 溶膠和3克吐溫80加入第一預混釜1中混合均勻，維持物料溫度為40°C。
[0042] (2)將30克的甲基三甲氧基硅烷、300克的水和1克的十二烷基硫酸鈉加入第二預 混釜4中混合均勻。
[0043] (3)提前開啟超聲波強化管式反應器中的超聲波。
[0044] (4)分別利用第一輸料栗2和第二輸料栗3將第一預混釜1中的物料和第二預混釜4 中的物料輸入靜態混合器10中實現物料的快速混合，從靜態混合器10出來的物料進入超聲 波強化管式反應器11。
[0045] (5)提前開啟真空裝置13,維持攪拌罐5的真空度為0.08MPa。
[0046] (6)從超聲波強化管式反應器11出來的物料被液體霧化器12霧化，得到微小液滴， 在濃縮釜5中脫除物料中的部分水。
[0047] (7)分別利用第三輸料栗6和第四輸料栗7將原料儲罐8的水性涂料和濃縮釜5中的 物料中按照體積比10:1輸入超聲波強化靜態混合器14中實現兩股物料的快速混合，同時實 現納米二氧化硅在水性涂料中的分散。
[0048] (8)從超聲波強化靜態混合器14出來的物料流入成品儲罐9中，得到高分散性高硬 度水性涂料。
[0049] 實施例2
[0050]如圖2所示，本實施例提供了一種連續制備有機無機納米雜化涂料的系統，所述系 統包括第一預混釜1、第二預混釜4、原料儲罐8、成品儲罐9、第一輸料栗2、第二輸料栗3、第 三輸料栗6、靜態混合器10、超聲波強化管式反應器11、超聲波強化靜態混合器14;其中第一 預混釜1和第一預混釜4分別通過第一輸料栗2和第二輸料栗3與靜態混合器10的兩個入口 相連，靜態混合器10的出口與超聲波強化管式反應器11的入口相連，超聲波強化管式反應 器11的出口與超聲波強化靜態混合器14的一個入口相連，原料儲罐8通過第三輸料栗6、與 超聲波強化靜態混合器14的一個入口相連，超聲波強化靜態混合器14的出口與成品儲罐9 相連。
[0051]另外，本實施例還提供了一種連續制備有機無機納米雜化涂料的方法，包括如下 步驟：
[0052] (1)將1000克的固含量為45wt %、納米二氧化硅平均粒徑為20nm的水性二氧化硅 溶膠和3克吐溫80加入第一預混釜1中混合均勻，維持物料溫度為50°C。
[0053] (2)將40克的3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、200克的水和1克的十二烷基硫 酸鈉加入第二預混釜4中混合均勻。
[0054] (3)提前開啟超聲波強化管式反應器中的超聲波。
[0055] (4)分別利用第一輸料栗2和第二輸料栗3將攪拌罐1中的物料和攪拌罐4中的物料 輸入靜態混合器10中實現物料的快速混合，從靜態混合器10出來的物料進入超聲波強化管 式反應器11，從超聲波強化管式反應器11出來的物料進入超聲波強化靜態混合器14。
[0056] (5)利用第三輸料栗6將原料儲罐8中的水性涂料輸入超聲波強化靜態混合器14， 其中與從超聲波強化管式反應器的來料的體積比3:1，兩股物料在超聲波強化靜態混合器 14中實現快速混合，同時實現納米二氧化硅在水性涂料中的分散。
[0057] (6)從超聲波強化靜態混合器14出來的物料流入成品儲罐9中，得到高分散性高硬 度水性涂料。
[0058] 實施例3
[0059] 采用實施例1提供的連續制備有機無機納米雜化涂料的系統，快速制備高硬度水 性涂料，包括如下步驟：
[0060] (1)將1000克的固含量為15wt %、納米氧化錯平均粒徑為80nm的水性氧化錯溶膠 和1克吐溫80加入第一預混釜1中混合均勻，維持物料溫度為70°C。
[0061] (2)將10克的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、300克的水和1克的十二烷基 硫酸鈉加入第二預混釜4中混合均勻。
[0062] (3)提前開啟超聲波強化管式反應器中的超聲波。
[0063] (4)分別利用第一輸料栗2和第二輸料栗3將第一預混釜1中的物料和第二預混釜4 中的物料輸入靜態混合器10中實現物料的快速混合，從靜態混合器10出來的物料進入超聲 波強化管式反應器11。
[0064] (5)提前開啟真空裝置13,維持濃縮釜5的真空度為0.04MPa。
[0065] (6)從超聲波強化管式反應器11出來的物料被液體霧化器12霧化，得到微小液滴， 在濃縮釜5中脫除物料中的部分水。
[0066] (7)分別利用第三輸料栗6和第四輸料栗7將原料儲罐8中的水性涂料和濃縮釜5中 的物料按照體積比6:1輸入超聲波強化靜態混合器14中實現兩股物料的快速混合，同時實 現納米氧化鋁在水性涂料中的分散。
[0067] (8)從超聲波強化靜態混合器14出來的物料流入成品儲罐9中，得到高分散性高硬 度水性涂料。
[0068] 實施例4
[0069] 采用實施例1提供的連續制備有機無機納米雜化涂料的系統，快速制備高硬度水 性涂料，包括如下步驟：
[0070] (1)將500克的固含量為30wt%、納米氧化硅平均粒徑為20nm的水性氧化硅溶膠和 500克的固含量為15wt%、平均粒徑為80nm的水性氧化鋁溶膠，以及1克吐溫40加入第一預 混釜1中混合均勻，維持物料溫度為55 °C。
[0071] (2)將5克的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、2克異丙基三(二辛基焦磷酸酰 氧基)鈦酸酯、200克的水和1克的十二烷基硫酸鈉加入第二預混釜4中混合均勻。
[0072] (3)提前開啟超聲波強化管式反應器中的超聲波。
[0073] (4)分別利用第一輸料栗2和第二輸料栗3將第一預混釜1中的物料和第二預混釜4 中的物料輸入靜態混合器10中實現物料的快速混合，從靜態混合器10出來的物料進入超聲 波強化管式反應器11。
[0074] (5)提前開啟真空裝置13,維持濃縮釜5的真空度為0.04MPa。
[0075] (6)從超聲波強化管式反應器11出來的物料被液體霧化器12霧化，得到微小液滴， 在濃縮釜5中脫除物料中的部分水。
[0076] (7)分別利用第三輸料栗6和第四輸料栗7將原料儲罐8中的水性涂料和濃縮釜5中 的物料按照體積比6:1輸入超聲波強化靜態混合器14中實現兩股物料的快速混合，同時實 現納米氧化鋁在水性涂料中的分散。
[0077] (8)從超聲波強化靜態混合器14出來的物料流入成品儲罐9中，得到高分散性高硬 度水性涂料。
[0078] 對比例1
[0079 ]在高速分散機中加入水性涂料，按照水性涂料體積的1 /10加入水性納米二氧化硅 溶膠，其中水性納米二氧化硅溶膠的固含量為30wt %，平均粒徑為20nm。高速分散6h得到納 米改性水性涂料。
[0080] 對比例2
[0081 ]在砂磨機進行納米氧化鋁與水性涂料的混合和分散，其中納米氧化鋁溶膠與水性 涂料的體積比為1:5，納米氧化錯溶膠的固含量為15wt %，平均粒徑為80nm。在砂磨機中分 散6h得到納米改性涂料。
[0082] 將實施例1~4、對比例1~2的涂料的性能進行測試，結果如表1所示：
[0083] 表1實施例1~4、對比例1~2涂料的性能對比表
[0085] 由表1可見，采用本發明的技術方案的水性涂料，涂層硬度高于對比實施例的，且 鉛筆硬度最高可達到2H，同時還具有很高的漆膜透明度。
[0086] 以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的 保護范圍。
【主權項】
1. 一種連續制備有機無機納米雜化涂料的系統，其特征在于:其包括預混裝置、原料儲 存裝置、成品儲存裝置、靜態混合器、超聲波強化管式反應器、超聲波強化靜態混合器;所述 預混裝置包括第一預混裝置和第二預混裝置，所述第一預混裝置的輸出端、第二預混裝置 的輸出端分別與靜態混合器的輸入端連接，所述靜態混合器的輸出端與超聲波強化管式反 應器的輸入端連接;所述超聲波強化管式反應器的輸出端、原料儲存裝置的輸出端分別與 超聲波強化靜態混合器的輸入端連接，所述超聲波強化靜態混合器的輸出端與成品儲存裝 置連接。2. 根據權利要求1所述的連續制備有機無機納米雜化涂料的系統，其特征在于:所述連 續制備有機無機納米雜化涂料的系統包括輸料栗，所述輸料栗包括第一輸料栗、第二輸料 栗和第三輸料栗，所述第一預混裝置的輸出端通過第一輸料栗與靜態混合器的輸入端連 接，所述第二預混裝置的輸出端通過第二輸料栗與靜態混合器的輸入端連接，所述原料儲 存裝置的輸出端通過第三輸料栗與超聲波強化靜態混合器的輸入端連接。3. 根據權利要求1所述的連續制備有機無機納米雜化涂料的系統，其特征在于:所述連 續制備有機無機納米雜化涂料的系統包括濃縮裝置，所述濃縮裝置設有液體霧化器和真空 裝置，所述超聲波強化管式反應器的輸出端與液體霧化器連接，所述濃縮裝置的輸出端、原 料儲存裝置的輸出端分別與超聲波強化靜態混合器的輸入端連接。4. 根據權利要求3所述的連續制備有機無機納米雜化涂料的系統，其特征在于:所述連 續制備有機無機納米雜化涂料的系統包括輸料栗，所述輸料栗包括第一輸料栗、第二輸料 栗、第三輸料栗和第四輸料栗，所述第一預混裝置的輸出端通過第一輸料栗與靜態混合器 的輸入端連接，所述第二預混裝置的輸出端通過第二輸料栗與靜態混合器的輸入端連接， 所述原料儲存裝置的輸出端通過第三輸料栗與超聲波強化靜態混合器的輸入端連接，所述 濃縮裝置的輸出端通過第四輸料栗與超聲波強化靜態混合器的輸入端連接。5. -種連續制備有機無機納米雜化涂料的方法，其特征在于:其采用權利要求1所述的 連續制備有機無機納米雜化涂料的系統進行制備，其包括如下步驟： 步驟A:將水性納米材料溶膠和第一表面活性劑加入第一預混釜中混合均勻，維持物料 溫度為40-90°C，將改性劑、水和第二表面活性劑加入第二預混釜中混合均勻； 步驟B:將第一預混釜中的物料和第二預混釜中的物料輸入靜態混合器中，進行物料的 快速混合，然后將混合后的物料輸入到超聲波強化管式反應器中進行混合反應得到混合好 的水性涂料的添加劑； 步驟C:將所述水性涂料的添加劑、原料儲存裝置中的水性涂料分別輸送到超聲波強化 靜態混合器中進行兩股物料的混合分散，所述水性涂料與水性涂料的添加劑的體積比為2: 1-10:1，混合分散后的物料輸入到成品儲存裝置中，得到有機無機納米雜化涂料。6. 根據權利要求5所述的連續制備有機無機納米雜化涂料的方法，其特征在于:所述水 性納米材料溶膠為納米氧化硅溶膠、納米氧化鋯溶膠、納米氧化鋁溶膠、納米氧化鋅溶膠、 納米氧化鈦溶膠中的至少一種;所述納米材料溶膠的固含量為1 〇 w t % - 7 0 w t %、平均粒徑為 5nm-100nm〇7. 根據權利要求6所述的連續制備有機無機納米雜化涂料的方法，其特征在于:所述第 一表面活性劑和第二表面活性劑分別為吐溫20、吐溫40、吐溫60、吐溫80、十二烷基硫酸鈉、 十二烷基苯磺酸鈉中的至少一種； 所述的改性劑為3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、 甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙 氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯 基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、異丙氧基二硬脂酸酰氧基鋁酸酯、異丙基三(二辛 基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三(二辛 基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯中的至少一種。8. -種連續制備有機無機納米雜化涂料的方法，其特征在于:其采用權利要求3所述的 連續制備有機無機納米雜化涂料的系統進行制備，其包括如下步驟： 步驟S1:將水性納米材料溶膠和第一表面活性劑加入第一預混釜中混合均勻，維持物 料溫度為40-90 °C，將改性劑、水和第二表面活性劑加入第二預混釜中混合均勻； 步驟S2:將第一預混釜中的物料和第二預混釜中的物料輸入到靜態混合器中，進行物 料的混合，然后將混合好的物料輸入到超聲波強化管式反應器中進行混合反應； 步驟S3:從超聲波強化管式反應器出來的物料經過液體霧化器霧化，得到微小液滴，加 入到濃縮裝置中脫除物料中的部分水，并利用真空裝置維持濃縮裝置中的真空度為0.04-0.09MPa，得到濃縮的水性涂料添加劑； 步驟S4:將所述濃縮的水性涂料添加劑、原料儲存裝置中的水性涂料分別輸送到超聲 波強化靜態混合器中進行兩股物料的混合，所述濃縮的水性涂料添加劑與水性涂料的體積 比為1:2-1:10，混合分散后的物料輸入到成品儲存裝置中，得到有機無機納米雜化涂料。9. 根據權利要求8所述的連續制備有機無機納米雜化涂料的方法，其特征在于:所述水 性納米材料溶膠為納米氧化硅溶膠、納米氧化鋯溶膠、納米氧化鋁溶膠、納米氧化鋅溶膠、 納米氧化鈦溶膠中的至少一種;所述納米材料溶膠的固含量為1 〇 w t % - 7 0 w t %、平均粒徑為 5nm-100nm〇 1 〇.根據權利要求9所述的連續制備有機無機納米雜化涂料的方法，其特征在于:所述 第一表面活性劑和第二表面活性劑分別為吐溫20、吐溫40、吐溫60、吐溫80、十二烷基硫酸 鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的至少一種； 所述的改性劑為3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、 甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙 氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯 基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、異丙氧基二硬脂酸酰氧基鋁酸酯、異丙基三(二辛 基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三(二辛 基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯中的至少一種。
【文檔編號】B01J19/10GK106046914SQ201610560385
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月15日
【發明人】劉海濤, 萬軍喜, 曹海琳, 翁履謙, 郭悅
【申請人】深圳航天科技創新研究院