一種矽烷偶聯劑的水解裝置的製作方法
2023-12-06 05:56:51
本實用新型涉及矽烷應用領域,特別是涉及一種矽烷偶聯劑的水解裝置。
背景技術:
矽烷偶聯劑或其低聚物是一類在分子中同時含有兩種不同化學性質基團的有機矽化合物,矽烷偶聯劑的通式可表示為:
Y-Si-(OR)n (n=1,2,3)
-Y表示的基團可為烷基、氨基、環氧基、乙烯基、脲基、異氰酸、巰基、丙烯醯氧基等官能團;
-OR表示的基團為可水解基團:烷氧基(甲氧基或乙氧基)或醯氧基;
由於矽烷偶聯劑的特殊結構,在其分子中同時具有能和無機材料(如玻璃、金屬、混凝土等)化學結合的反應基團及與有機材料(如合成樹脂等)化學結合的反應基團,可以用於表面處理。
通常在矽烷偶聯劑使用前需預先進行水解以獲得矽醇(-Si-OH),才可以與無機材料基體結合,形成矽氧烷,通過Si-O-無機基體形成共價鍵結合;而另一端的Y官能團具有反應活性,可與有機樹脂等物質反應而結合。因此,通過使用水解後的矽烷偶聯劑,可在無機材料和有機材料的界面之間架起「分子橋」,把兩種性質懸殊的材料連接在一起,從而提高複合材料的性能和增加粘接強度的作用。
技術實現要素:
本實用新型的目的在於提供一種矽烷偶聯劑的水解裝置。
一種矽烷偶聯劑的水解裝置包括反應器、攪拌裝置、計量泵、醇水混合物儲罐、溫度控制儀、電導率儀、濁度儀、第一pH計、第二pH計和控制系統;所述的醇水混合物儲罐通過計量泵與反應器連接,攪拌裝置安裝在反應器內,所述的反應器帶加熱裝置,溫度控制儀、電導率儀、濁度儀、第一pH計的檢測探頭均插入反應器內;控制系統與攪拌裝置和加熱裝置相連,控制系統分別檢測溫度控制儀、電導率儀、濁度儀、第一pH計的信號變化,第二pH計檢測醇水混合物儲罐的pH值。
優選的,所述的反應器底部設有產物出口。
優選的,所述的控制系統為:可編程控制器,如西門子CPU1511-1PN可編程控制器;用於實時記錄、存儲採集的矽烷偶聯劑水解參數(溫度,電導率,濁度和pH值)。溫度控制儀、電導率儀、濁度儀、第一pH計和第二pH計傳感器通過接口與可編程控制器相連接。通過編製程序,當按配比加料完成後,溫度、電導率、濁度、第一pH計pH值等各參數指標在一小時內保持相對穩定,波動偏差≤5%時,攪拌裝置自動關閉停止攪拌。應用可編程控制器記錄、存儲溫度控制儀、電導率儀、濁度儀、pH計的參數為本領域技術人員熟知的技術,在現有技術中已經有應用。
通過該矽烷偶聯劑的水解裝置,採用pH計控制矽烷偶聯劑水解溶液的pH值;濁度儀控制水解液濁度;溫控儀控制水解體系溫度;並使用電導率儀監控水解溶液的電導率。當矽烷水解溶液的溫度,pH值,電導率和濁度保持相對穩定時作為矽烷偶聯劑完成水解的控制節點。當按配比加料完成後,各參數指標在一個小時內保持相對穩定,各參數波動偏差≤5%時,水解裝置自動停止攪拌,即獲得的矽烷水解液。完成水解的矽烷溶液可作為產品或其它表面處理劑的功能添加劑使用。通過本水解裝置可獲得水基矽烷體系,可極大地方便其後續使用;本水解裝置採用溫度,pH值,電導率儀和濁度儀聯合控制矽烷偶聯劑的水解過程,可以明確矽烷偶聯劑水解是否徹底完成,該水解過程控制對矽烷後續使用和產品質量控制提供了技術指標,實現自動化工業生產。
附圖說明
圖1:一種矽烷偶聯劑的水解裝置示意圖;
圖2:矽烷水解體系pH-時間變化曲線;
圖3:矽烷水解體系溫度-時間變化曲線;
圖4:矽烷水解體系電導率-時間變化曲線;
圖5:矽烷水解體系濁度-時間變化曲線。
具體實施方式
實施例1:
矽烷偶聯劑的水解裝置包括反應器、攪拌裝置、計量泵、醇水混合物儲罐、溫度控制儀、電導率儀、濁度儀、第一pH計、第二pH計和控制系統;所述的醇水混合物儲罐通過計量泵與反應器連接,攪拌裝置安裝在反應器內,所述的反應器帶加熱裝置,溫度控制儀、電導率儀、濁度儀、第一pH計的檢測探頭均插入反應器內;控制系統與攪拌裝置和加熱裝置相連,控制系統分別檢測溫度控制儀、電導率儀、濁度儀、第一pH計的信號變化,第二pH計檢測醇水混合物儲罐的pH值。
投入一定量的矽烷偶聯劑(KH-560)於反應器中,進行攪拌,轉速為1000轉/分,然後通過計量泵緩慢加入pH3的水和少量醇的混合物(重量比49:1),水/醇混合物的pH值可由酸調節,採用pH計控制反應器內矽烷偶聯劑水解溶液的pH值;攪拌直至徹底完成水解,水解程度由濁度儀控制水解液濁度,並使用電導率儀監控水解溶液的電導率;矽烷水解溫度為19~30℃,由溫控儀控制水解體系溫度,矽烷偶聯劑水解過程中,通過西門子CPU1511-1PN可編程控制器記錄、存儲的各參數隨時間的變化曲線如附圖2~5所示。
當按配比加料完成後約16h,各參數指標在一小時內保持相對穩定,各參數波動偏差≤5%時,水解約18h,攪拌裝置關閉自動停止攪拌,即獲得的矽烷水解液。其中的矽烷偶聯劑,其結構為:Y-Si-(OR)n(n=1,2,3),-Y表示的基團可為烷基、氨基、環氧基、脲基、異氰酸基中的一種;-OR表示的基團為可水解基團:烷氧基或醯氧基;矽烷偶聯劑為其中一種或多種矽烷偶聯劑的混合物;矽烷偶聯劑低聚物為上述的矽烷偶聯劑的低聚物,聚合度為2-20;醇選自:甲醇,乙醇,異丙醇中的一種或多種;調節醇水混合物的酸類包括但不僅限於:硫酸,硝酸,磷酸,鹽酸,氫氟酸,甲酸,醋酸,乙二酸,檸檬酸,草酸,酒石酸,蘋果酸,乙醇酸,乳酸,磺酸,馬來酸,氨基磺酸,琥珀酸等酸中的一種或幾種。