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無溶劑型水性聚氨酯的生產(chǎn)方法

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2020/2/21 瀏覽次數(shù)：

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一、水性聚氨酯是將聚氨酯通過一定技術(shù)手段分散于水中形成的一種環(huán)保型聚氨酯產(chǎn)品，主要應(yīng)用于膠黏劑、涂料以及合成革等諸多領(lǐng)域。水性聚氨酯相比油性聚氨酯體系而言不含有溶劑，是典型的環(huán)保型產(chǎn)品。在水性聚氨酯的生產(chǎn)過程中，為了能夠使預(yù)聚反應(yīng)順利進(jìn)行，同時(shí)為了將預(yù)聚體在乳化過程順利地分散于水中，通常需要向預(yù)聚體中加入丙酮、丁酮、N，N_二甲基甲酰胺等溶劑以降低粘度。當(dāng)向預(yù)聚體加水乳化完成后，需要把加入的溶劑從體系中脫除，達(dá)到產(chǎn)品水性化，完全不含有溶劑的目的。

二、丙酮法作為業(yè)內(nèi)公知的生產(chǎn)水性聚氨酯的方法，其基本流程如下:I首先通過將異氰酸酯與聚合物多元醇以及小分子擴(kuò)鏈劑進(jìn)行反應(yīng)，得到聚氨酯預(yù)聚體，在該過程中，需要加入溶劑以降低預(yù)聚體的黏度從而有效控制反應(yīng)過程，同時(shí)，對(duì)低粘度的預(yù)聚體進(jìn)行加水乳化才能夠獲得良好的乳化效果和反應(yīng)重復(fù)性，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。2當(dāng)預(yù)聚體合成完畢后，向預(yù)聚體中加水，在強(qiáng)剪切作用下，將預(yù)聚體分散于水中形成未脫溶的聚氨酯乳液。3將乳化好的未脫溶的聚氨酯乳液通過蒸餾的方法脫除在預(yù)聚過程加入的溶劑，得到不含溶劑的水性聚氨酯產(chǎn)品。4蒸餾得到的溶劑通過精餾等方法進(jìn)行精制，可繼續(xù)用于水性聚氨酯的生產(chǎn)。

三、生產(chǎn)工藝中，蒸餾產(chǎn)生的溶劑直接進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝，得到含有大量水的有機(jī)溶劑溶液，脫除溶劑的過程需要將加入的溶劑全部蒸發(fā)，由于氣化潛熱巨大，脫溶過程是生產(chǎn)水性聚氨酯中最耗能的步驟;另一方面，脫溶產(chǎn)生的溶劑中含有大量水分，需要通過精餾進(jìn)行精制，該過程的亦需要消耗大量的能量。脫溶過程僅進(jìn)行一次蒸餾，得到的這些溶液需要再次進(jìn)行精制，才能得到可以用于水性聚氨酯生產(chǎn)的合格溶劑。在這個(gè)過程中，脫溶部分使用的熱能沒有用于溶劑的精制提純，而是被冷凝器帶走，熱能的利用效率較低，輸入的能量沒有用于溶劑的提純與精制，導(dǎo)致需要采用二次精制的方法回收溶劑，整個(gè)生產(chǎn)過程能耗很高。因此，迫切需要一種高效節(jié)能的脫除溶劑的方法。

四、水性聚氨酯生產(chǎn)過程脫除溶劑的方法，是在一種帶有精餾裝置的脫溶釜中實(shí)現(xiàn)的，所述的帶有精餾裝置的脫溶釜，包括脫溶釜、精餾塔節(jié)和冷凝器；采用了與脫溶釜與精餾裝置的聯(lián)合應(yīng)用，蒸餾出的溶劑中水分含量很低，能夠直接用于水性聚氨酯的生產(chǎn)，有效利用了脫溶過程的能量，省去了溶劑的二次精制過程，降低了生產(chǎn)能耗，提高了生產(chǎn)效率。將未脫溶的聚氨酯乳液加入脫溶釜I，加熱至50°C，控制塔頂溫度為45°C，塔頂溫度可以通過調(diào)節(jié)真空度實(shí)現(xiàn)；脫溶釜包括釜體、脫溶液上升管、渦輪和分液裝置；脫溶液上升管通過固定件固定在所述的釜體的內(nèi)壁，其底部與釜體的底部設(shè)有間隙，所述的渦輪設(shè)置在所述的脫溶液上升管的底部，并通過轉(zhuǎn)軸與脫溶釜外部的電機(jī)相連接，所述的分液裝置設(shè)置在所述的脫溶液上升管的頂端；在脫溶釜中，對(duì)未脫溶的聚氨酯乳液進(jìn)行加熱，并通過脫溶液上升管、渦輪和分液裝置，使得未脫溶的聚氨酯乳液通過脫溶液上升管，從脫溶液上升管1上部的溢流堰分流而下，使得未脫溶的聚氨酯乳液分散并在流動(dòng)狀態(tài)下，將水與丙酮蒸發(fā)，產(chǎn)生的溶劑蒸汽進(jìn)入精餾塔與回流的物料進(jìn)行傳熱與傳質(zhì)，之后進(jìn)入回流冷凝器完全冷凝成液體，在回流比控制裝置的作用下，一部分溶劑蒸汽冷凝液回流進(jìn)入精餾塔與蒸出的溶劑進(jìn)行傳熱與傳質(zhì)，另一部分溶劑蒸汽冷凝液作為產(chǎn)品出料。隨著脫溶過程不斷進(jìn)行，未脫溶的聚氨酯乳液中殘留的溶劑量不斷減少，直至脫溶完成，得到不含溶劑的的水性聚氨酯產(chǎn)品。

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