一种连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统及方法，所述系统包括预混装置、原料储存装置、成品储存装置、静态混合器、超声波强化管式反应器、超声波强化静态混合器；所述预混装置包括第一预混装置和第二预混装置，所述第一预混装置的输出端、第二预混装置的输出端分别与静态混合器的输入端连接，所述静态混合器的输出端与超声波强化管式反应器的输入端连接；所述超声波强化管式反应器的输出端、原料储存装置的输出端分别与超声波强化静态混合器的输入端连接，所述超声波强化静态混合器的输出端与成品储存装置连接。采用本发明的技术方案，制备的涂料涂层硬度高，漆膜透明度高，实现了高效连续化制备，生产效率高、批次稳定性好。
【专利说明】
一种连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统及方法
技术领域
[0001] 本发明属于涂料制备技术领域，尤其涉及一种连续制备有机无机纳米杂化涂料的 系统及方法。
【背景技术】
[0002] 水性涂料以水为溶剂，是目前最安全，最环保的涂料之一。由于自身组成和结构特 点，单组份水性涂料的涂装效果没有油性涂料好，存在表面硬度低、丰满度不够、耐水性差 等明显不足，而且水性涂料的硬度不足已成为涂料水性化进程的重要障碍之一。研究表明 将无机纳米材料与水性涂料复合是提高水性涂料硬度的有效方法。但是目前纳米复合功能 涂料制备过程中仍然存在着相间结合力差、纳米填料分散性差、无机纳米材料团聚严重、批 次稳定性差等问题，大多还处于实验室研究阶段，由于存在技术、工艺限制仍未形成规模化 生产。
[0003] 另外一方面，传统的涂料生产大都采用高速分散机分散、砂磨机分散等方式进行， 为间隙式操作，分散砂磨时间长，纳米填料难以均匀分散，同时，普遍存在自动化程度低、过 程效率低、过程能耗高等问题，生产的涂料产品批次稳定性不理想。
【发明内容】
[0004] 针对以上技术问题，本发明公开了一种连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统及 方法，制备的水性涂料涂层硬度高，实现了有机无机纳米杂化涂料的高效连续化制备，具有 过程能耗低、生产效率高、批次稳定性好等显著特点。
[0005] 对此，本发明采用的技术方案为：
[0006] -种连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统，其包括预混装置、原料储存装置、成 品储存装置、静态混合器、超声波强化管式反应器、超声波强化静态混合器;所述预混装置 包括第一预混装置和第二预混装置，所述第一预混装置的输出端、第二预混装置的输出端 分别与静态混合器的输入端连接，所述静态混合器的输出端与超声波强化管式反应器的输 入端连接;所述超声波强化管式反应器的输出端、原料储存装置的输出端分别与超声波强 化静态混合器的输入端连接，所述超声波强化静态混合器的输出端与成品储存装置连接。 作为本发明的进一步改进，所述连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统包括输料栗，所述 输料栗包括第一输料栗、第二输料栗和第三输料栗，所述第一预混装置的输出端通过第一 输料栗与静态混合器的输入端连接，所述第二预混装置的输出端通过第二输料栗与静态混 合器的输入端连接，所述原料储存装置的输出端通过第三输料栗与超声波强化静态混合器 的输入端连接。
[0007] 本发明还提供了一种连续制备有机无机纳米杂化涂料的方法，其采用上述所述的 连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统进行制备，其包括如下步骤：
[0008] 步骤A:将水性纳米材料溶胶和第一表面活性剂加入第一预混釜中混合均匀，维持 物料温度为40_90°C，将改性剂、水和第二表面活性剂加入第二预混釜中混合均匀;其中，所 述第一表面活性剂和第二表面活性剂的物质可以相同，也可以不同；
[0009] 步骤B:将第一预混釜中的物料和第二预混釜中的物料输入静态混合器中，进行物 料的快速混合，然后将物料输入到超声波强化管式反应器中进行混合反应得到混合好的水 性涂料的添加剂；
[0010] 步骤C:将所述水性涂料的添加剂、原料储存装置中的水性涂料分别输送到超声波 强化静态混合器中进行两股物料的混合分散，所述水性涂料与水性涂料的添加剂的体积比 为2:1-10:1，混合分散后的物料输入到成品储存装置中，得到有机无机纳米杂化涂料。
[0011] 超声波具有波长短、近似直线传播、能量容易集中等特点。由于超声波在液体介质 中的空化作用，使其能够提高化学反应速率、缩短反应时间，也可应用于乳液的制备和两相 材料的分散等。管式反应器一种呈管状、长径比大的连续操作反应器，管式反应器中物料的 流动可近似地视为平推流，物料间的返混小，是一种很理想的反应器设备。静态混合器是一 种没有运动部件的高效混合设备，其基本工作机理是利用固定在管内的混合单元体改变流 体在管内的流动状态，以达到不同物料之间良好分散和充分混合的目的。
[0012] 本发明所述的超声波强化管式反应器和超声波强化静态混合器分别综合了超声 波与管式反应器和静态混合器的优势。关于这两个设备，最简单的实现方式是分别将管式 反应器和静态混合器浸于超声波清洗机等类似设备中的超声介质中，就能实现超声波对管 式反应器和静态混合器的强化作用，从而应用于本发明的技术方案当中。
[0013] 采用此技术方案，有效提高了各相间的结合力、纳米填料分散性好、无机纳米材料 团聚少、批次稳定性好;而且自动化程度高，效率高。
[0014] 作为本发明的进一步改进，所述水性纳米材料溶胶为纳米氧化娃溶胶、纳米氧化 锆溶胶、纳米氧化铝溶胶、纳米氧化锌溶胶、纳米氧化钛溶胶中的至少一种。
[00?5]作为本发明的进一步改进，所述纳米材料溶胶的固含量为10wt %-70wt %、平均粒 径为 5nm-100nm。
[0016] 作为本发明的进一步改进，所述第一表面活性剂和第二表面活性剂分别为吐温 20、吐温40、吐温60、吐温80、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
[0017] 作为本发明的进一步改进，所述的改性剂为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-缩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、异丙氧基二硬脂 酸酰氧基铝酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸 酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯中的 至少一种。
[0018] 作为本发明的进一步改进，所述连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统包括浓缩 装置，所述浓缩装置设有液体雾化器和真空装置，所述超声波强化管式反应器的输出端与 液体雾化器连接，所述浓缩装置的输出端、原料储存装置的输出端分别与超声波强化静态 混合器的输入端连接。
[0019] 其中，所述的液体雾化器能够将进料液体进行雾化，得到微小液滴。雾化器能够将 液体物料雾化成微小液滴，可以极大地增加液体的比表面积。在本发明中，从雾化装置出来 的物料以小液滴的形式存在，比表面积大，水份挥发较快，因此可以快速脱除物料中的部分 水份，提高物料的固含量。为了尽量减少液滴夹带，在浓缩装置中可按需安装除沫器，包括 但不限于丝网除沫器。采用此技术方案，能够快速有效的提高物料固含量，避免出现纳米杂 化涂料成品固含量偏低、粘度偏低等不足，而降低纳米杂化涂料的适用性。
[0020] 作为本发明的进一步改进，所述连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统包括输料 栗，所述输料栗包括第一输料栗、第二输料栗、第三输料栗和第四输料栗，所述第一预混装 置的输出端通过第一输料栗与静态混合器的输入端连接，所述第二预混装置的输出端通过 第二输料栗与静态混合器的输入端连接，所述原料储存装置的输出端通过第三输料栗与超 声波强化静态混合器的输入端连接，所述浓缩装置的输出端通过第四输料栗与超声波强化 静态混合器的输入端连接。
[0021] 本发明还提供了一种连续制备有机无机纳米杂化涂料的方法，其采用上述所述的 连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统进行制备，其包括如下步骤：
[0022] 步骤S1:将水性纳米材料溶胶和第一表面活性剂加入第一预混釜中混合均匀，维 持物料温度为40-90°C，将改性剂、水和第二表面活性剂加入第二预混釜中混合均匀;其中， 所述第一表面活性剂和第二表面活性剂的物质可以相同，也可以不同；
[0023] 步骤S2:将第一预混釜中的物料和第二预混釜中的物料输入到静态混合器中，进 行物料的混合，然后将混合好的物料输入到超声波强化管式反应器中进行混合反应；
[0024] 步骤S3:从超声波强化管式反应器出来的物料经过液体雾化器雾化，得到微小液 滴，加入到浓缩装置中脱除物料中的部分水，并利用真空装置维持浓缩装置中的真空度为 0.04-0.09MPa，得到浓缩的水性涂料添加剂；
[0025] 步骤S4:将所述浓缩的水性涂料添加剂、原料储存装置中的水性涂料分别输送到 超声波强化静态混合器中进行两股物料的混合，所述浓缩的水性涂料添加剂与水性涂料的 体积比为1:2-1:10,混合分散后的物料输入到成品储存装置中，得到有机无机纳米杂化涂 料。
[0026] 作为本发明的进一步改进，所述水性纳米材料溶胶为纳米氧化娃溶胶、纳米氧化 锆溶胶、纳米氧化铝溶胶、纳米氧化锌溶胶、纳米氧化钛溶胶中的至少一种。
[0027]作为本发明的进一步改进，所述纳米材料溶胶的固含量为10wt %-70wt %、平均粒 径为 5nm-100nm。
[0028]作为本发明的进一步改进，所述第一表面活性剂和第二表面活性剂分别为吐温 20、吐温40、吐温60、吐温80、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
[0029]作为本发明的进一步改进，所述的改性剂为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-缩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、异丙氧基二硬脂 酸酰氧基铝酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸 酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯中的 至少一种。
[0030]与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0031 ]第一，与传统涂料制备方法如高速分散法和砂磨法等相比较，本发明的技术方案 提供了一套连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统和方法，利用该系统和方法可以实现有 机无机纳米杂化涂料的高效连续化制备，具有过程能耗低、生产效率高、批次稳定性好等显 著特点。
[0032] 第二，采用本发明提供的制备系统和方法制备的水性涂料稳定性好，可实现无机 纳米材料在涂料中的高分散，同时制备的水性涂料涂层硬度高，铅笔硬度最高可达到2H，并 且得到的漆膜透明度高。
[0033] 第三，本发明的技术方案，易于放大，可应用于高性能涂料的大规模工业化生产。 特别是该反应系统具有很强的普适性，能够适用于高性能涂料的连续化制备和生产，包括 高性能水性涂料，包括但不仅限于水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料、水性环氧涂料等多种 类型，还可以用于溶剂型有机无机纳米杂化涂料的制备。
【附图说明】
[0034] 图1为本发明实施例1的一种连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统的结构示意 图。
[0035] 图2为本发明实施例2的一种连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统的结构示意 图。
[0036] 附图标记为：1-第一预混釜，4-第二预混釜，5-浓缩釜，8-原料储罐，9-成品储罐， 2_第一输料栗，3-第二输料栗，6-第三输料栗，7-第四输料栗，10-静态混合器，11-超声波强 化管式反应器，12-液体雾化器，13-真空装置，14-超声波强化静态混合器。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
[0038] 实施例1
[0039] 如图1所示，本实施例提供了一种连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统，所述系 统包括第一预混釜1、第二预混釜4、浓缩釜5、原料储罐8、成品储罐9、第一输料栗2、第二输 料栗3、第三输料栗6、第四输料栗7、静态混合器10、超声波强化管式反应器11、液体雾化器 12、真空装置13和超声波强化静态混合器14;其中第一预混釜1和第二预混釜4分别通过第 一输料栗2和第二输料栗3与静态混合器10的两个入口相连，原料储罐8和浓缩釜5分别通过 第三输料栗6和第四输料栗7与超声波强化静态混合器14的两个入口相连，静态混合器10的 出口与超声波强化管式反应器11的入口相连，超声波强化管式反应器11的出口与液体雾化 器12相连，液体雾化器12位于浓缩釜5的内部，浓缩釜5与真空装置13相连，超声波强化静态 混合器14的出口与成品储罐9相连。
[0040] 另外，本实施例还提供了一种连续制备有机物纳米杂化涂料的方法，包括如下步 骤：
[0041 ] (1)将1000克的固含量为30wt %、纳米二氧化硅平均粒径为20nm的水性二氧化硅 溶胶和3克吐温80加入第一预混釜1中混合均匀，维持物料温度为40°C。
[0042] (2)将30克的甲基三甲氧基硅烷、300克的水和1克的十二烷基硫酸钠加入第二预 混釜4中混合均匀。
[0043] (3)提前开启超声波强化管式反应器中的超声波。
[0044] (4)分别利用第一输料栗2和第二输料栗3将第一预混釜1中的物料和第二预混釜4 中的物料输入静态混合器10中实现物料的快速混合，从静态混合器10出来的物料进入超声 波强化管式反应器11。
[0045] (5)提前开启真空装置13,维持搅拌罐5的真空度为0.08MPa。
[0046] (6)从超声波强化管式反应器11出来的物料被液体雾化器12雾化，得到微小液滴， 在浓缩釜5中脱除物料中的部分水。
[0047] (7)分别利用第三输料栗6和第四输料栗7将原料储罐8的水性涂料和浓缩釜5中的 物料中按照体积比10:1输入超声波强化静态混合器14中实现两股物料的快速混合，同时实 现纳米二氧化硅在水性涂料中的分散。
[0048] (8)从超声波强化静态混合器14出来的物料流入成品储罐9中，得到高分散性高硬 度水性涂料。
[0049] 实施例2
[0050]如图2所示，本实施例提供了一种连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统，所述系 统包括第一预混釜1、第二预混釜4、原料储罐8、成品储罐9、第一输料栗2、第二输料栗3、第 三输料栗6、静态混合器10、超声波强化管式反应器11、超声波强化静态混合器14;其中第一 预混釜1和第一预混釜4分别通过第一输料栗2和第二输料栗3与静态混合器10的两个入口 相连，静态混合器10的出口与超声波强化管式反应器11的入口相连，超声波强化管式反应 器11的出口与超声波强化静态混合器14的一个入口相连，原料储罐8通过第三输料栗6、与 超声波强化静态混合器14的一个入口相连，超声波强化静态混合器14的出口与成品储罐9 相连。
[0051]另外，本实施例还提供了一种连续制备有机无机纳米杂化涂料的方法，包括如下 步骤：
[0052] (1)将1000克的固含量为45wt %、纳米二氧化硅平均粒径为20nm的水性二氧化硅 溶胶和3克吐温80加入第一预混釜1中混合均匀，维持物料温度为50°C。
[0053] (2)将40克的3-缩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 酸钠加入第二预混釜4中混合均匀。
[0054] (3)提前开启超声波强化管式反应器中的超声波。
[0055] (4)分别利用第一输料栗2和第二输料栗3将搅拌罐1中的物料和搅拌罐4中的物料 输入静态混合器10中实现物料的快速混合，从静态混合器10出来的物料进入超声波强化管 式反应器11，从超声波强化管式反应器11出来的物料进入超声波强化静态混合器14。
[0056] (5)利用第三输料栗6将原料储罐8中的水性涂料输入超声波强化静态混合器14， 其中与从超声波强化管式反应器的来料的体积比3:1，两股物料在超声波强化静态混合器 14中实现快速混合，同时实现纳米二氧化硅在水性涂料中的分散。
[0057] (6)从超声波强化静态混合器14出来的物料流入成品储罐9中，得到高分散性高硬 度水性涂料。
[0058] 实施例3
[0059] 采用实施例1提供的连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统，快速制备高硬度水 性涂料，包括如下步骤：
[0060] (1)将1000克的固含量为15wt %、纳米氧化错平均粒径为80nm的水性氧化错溶胶 和1克吐温80加入第一预混釜1中混合均匀，维持物料温度为70°C。
[0061] (2)将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 硫酸钠加入第二预混釜4中混合均匀。
[0062] (3)提前开启超声波强化管式反应器中的超声波。
[0063] (4)分别利用第一输料栗2和第二输料栗3将第一预混釜1中的物料和第二预混釜4 中的物料输入静态混合器10中实现物料的快速混合，从静态混合器10出来的物料进入超声 波强化管式反应器11。
[0064] (5)提前开启真空装置13,维持浓缩釜5的真空度为0.04MPa。
[0065] (6)从超声波强化管式反应器11出来的物料被液体雾化器12雾化，得到微小液滴， 在浓缩釜5中脱除物料中的部分水。
[0066] (7)分别利用第三输料栗6和第四输料栗7将原料储罐8中的水性涂料和浓缩釜5中 的物料按照体积比6:1输入超声波强化静态混合器14中实现两股物料的快速混合，同时实 现纳米氧化铝在水性涂料中的分散。
[0067] (8)从超声波强化静态混合器14出来的物料流入成品储罐9中，得到高分散性高硬 度水性涂料。
[0068] 实施例4
[0069] 采用实施例1提供的连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统，快速制备高硬度水 性涂料，包括如下步骤：
[0070] (1)将500克的固含量为30wt%、纳米氧化硅平均粒径为20nm的水性氧化硅溶胶和 500克的固含量为15wt%、平均粒径为80nm的水性氧化铝溶胶，以及1克吐温40加入第一预 混釜1中混合均匀，维持物料温度为55 °C。
[0071] (2)将5克的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、2克异丙基三(二辛基焦磷酸酰 氧基)钛酸酯、200克的水和1克的十二烷基硫酸钠加入第二预混釜4中混合均匀。
[0072] (3)提前开启超声波强化管式反应器中的超声波。
[0073] (4)分别利用第一输料栗2和第二输料栗3将第一预混釜1中的物料和第二预混釜4 中的物料输入静态混合器10中实现物料的快速混合，从静态混合器10出来的物料进入超声 波强化管式反应器11。
[0074] (5)提前开启真空装置13,维持浓缩釜5的真空度为0.04MPa。
[0075] (6)从超声波强化管式反应器11出来的物料被液体雾化器12雾化，得到微小液滴， 在浓缩釜5中脱除物料中的部分水。
[0076] (7)分别利用第三输料栗6和第四输料栗7将原料储罐8中的水性涂料和浓缩釜5中 的物料按照体积比6:1输入超声波强化静态混合器14中实现两股物料的快速混合，同时实 现纳米氧化铝在水性涂料中的分散。
[0077] (8)从超声波强化静态混合器14出来的物料流入成品储罐9中，得到高分散性高硬 度水性涂料。
[0078] 对比例1
[0079 ]在高速分散机中加入水性涂料，按照水性涂料体积的1 /10加入水性纳米二氧化硅 溶胶，其中水性纳米二氧化硅溶胶的固含量为30wt %，平均粒径为20nm。高速分散6h得到纳 米改性水性涂料。
[0080] 对比例2
[0081 ]在砂磨机进行纳米氧化铝与水性涂料的混合和分散，其中纳米氧化铝溶胶与水性 涂料的体积比为1:5，纳米氧化错溶胶的固含量为15wt %，平均粒径为80nm。在砂磨机中分 散6h得到纳米改性涂料。
[0082] 将实施例1~4、对比例1~2的涂料的性能进行测试，结果如表1所示：
[0083] 表1实施例1~4、对比例1~2涂料的性能对比表
[0085] 由表1可见，采用本发明的技术方案的水性涂料，涂层硬度高于对比实施例的，且 铅笔硬度最高可达到2H，同时还具有很高的漆膜透明度。
[0086] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。
【主权项】
1. 一种连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统，其特征在于:其包括预混装置、原料储 存装置、成品储存装置、静态混合器、超声波强化管式反应器、超声波强化静态混合器;所述 预混装置包括第一预混装置和第二预混装置，所述第一预混装置的输出端、第二预混装置 的输出端分别与静态混合器的输入端连接，所述静态混合器的输出端与超声波强化管式反 应器的输入端连接;所述超声波强化管式反应器的输出端、原料储存装置的输出端分别与 超声波强化静态混合器的输入端连接，所述超声波强化静态混合器的输出端与成品储存装 置连接。2. 根据权利要求1所述的连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统，其特征在于:所述连 续制备有机无机纳米杂化涂料的系统包括输料栗，所述输料栗包括第一输料栗、第二输料 栗和第三输料栗，所述第一预混装置的输出端通过第一输料栗与静态混合器的输入端连 接，所述第二预混装置的输出端通过第二输料栗与静态混合器的输入端连接，所述原料储 存装置的输出端通过第三输料栗与超声波强化静态混合器的输入端连接。3. 根据权利要求1所述的连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统，其特征在于:所述连 续制备有机无机纳米杂化涂料的系统包括浓缩装置，所述浓缩装置设有液体雾化器和真空 装置，所述超声波强化管式反应器的输出端与液体雾化器连接，所述浓缩装置的输出端、原 料储存装置的输出端分别与超声波强化静态混合器的输入端连接。4. 根据权利要求3所述的连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统，其特征在于:所述连 续制备有机无机纳米杂化涂料的系统包括输料栗，所述输料栗包括第一输料栗、第二输料 栗、第三输料栗和第四输料栗，所述第一预混装置的输出端通过第一输料栗与静态混合器 的输入端连接，所述第二预混装置的输出端通过第二输料栗与静态混合器的输入端连接， 所述原料储存装置的输出端通过第三输料栗与超声波强化静态混合器的输入端连接，所述 浓缩装置的输出端通过第四输料栗与超声波强化静态混合器的输入端连接。5. -种连续制备有机无机纳米杂化涂料的方法，其特征在于:其采用权利要求1所述的 连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统进行制备，其包括如下步骤： 步骤A:将水性纳米材料溶胶和第一表面活性剂加入第一预混釜中混合均匀，维持物料 温度为40-90°C，将改性剂、水和第二表面活性剂加入第二预混釜中混合均匀； 步骤B:将第一预混釜中的物料和第二预混釜中的物料输入静态混合器中，进行物料的 快速混合，然后将混合后的物料输入到超声波强化管式反应器中进行混合反应得到混合好 的水性涂料的添加剂； 步骤C:将所述水性涂料的添加剂、原料储存装置中的水性涂料分别输送到超声波强化 静态混合器中进行两股物料的混合分散，所述水性涂料与水性涂料的添加剂的体积比为2: 1-10:1，混合分散后的物料输入到成品储存装置中，得到有机无机纳米杂化涂料。6. 根据权利要求5所述的连续制备有机无机纳米杂化涂料的方法，其特征在于:所述水 性纳米材料溶胶为纳米氧化硅溶胶、纳米氧化锆溶胶、纳米氧化铝溶胶、纳米氧化锌溶胶、 纳米氧化钛溶胶中的至少一种;所述纳米材料溶胶的固含量为1 〇 w t % - 7 0 w t %、平均粒径为 5nm-100nm〇7. 根据权利要求6所述的连续制备有机无机纳米杂化涂料的方法，其特征在于:所述第 一表面活性剂和第二表面活性剂分别为吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、十二烷基硫酸钠、 十二烷基苯磺酸钠中的至少一种； 所述的改性剂为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-缩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、异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯、异丙基三(二辛 基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛 基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯中的至少一种。8. -种连续制备有机无机纳米杂化涂料的方法，其特征在于:其采用权利要求3所述的 连续制备有机无机纳米杂化涂料的系统进行制备，其包括如下步骤： 步骤S1:将水性纳米材料溶胶和第一表面活性剂加入第一预混釜中混合均匀，维持物 料温度为40-90 °C，将改性剂、水和第二表面活性剂加入第二预混釜中混合均匀； 步骤S2:将第一预混釜中的物料和第二预混釜中的物料输入到静态混合器中，进行物 料的混合，然后将混合好的物料输入到超声波强化管式反应器中进行混合反应； 步骤S3:从超声波强化管式反应器出来的物料经过液体雾化器雾化，得到微小液滴，加 入到浓缩装置中脱除物料中的部分水，并利用真空装置维持浓缩装置中的真空度为0.04-0.09MPa，得到浓缩的水性涂料添加剂； 步骤S4:将所述浓缩的水性涂料添加剂、原料储存装置中的水性涂料分别输送到超声 波强化静态混合器中进行两股物料的混合，所述浓缩的水性涂料添加剂与水性涂料的体积 比为1:2-1:10，混合分散后的物料输入到成品储存装置中，得到有机无机纳米杂化涂料。9. 根据权利要求8所述的连续制备有机无机纳米杂化涂料的方法，其特征在于:所述水 性纳米材料溶胶为纳米氧化硅溶胶、纳米氧化锆溶胶、纳米氧化铝溶胶、纳米氧化锌溶胶、 纳米氧化钛溶胶中的至少一种;所述纳米材料溶胶的固含量为1 〇 w t % - 7 0 w t %、平均粒径为 5nm-100nm〇 1 〇.根据权利要求9所述的连续制备有机无机纳米杂化涂料的方法，其特征在于:所述 第一表面活性剂和第二表面活性剂分别为吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、十二烷基硫酸 钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种； 所述的改性剂为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-缩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、异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯、异丙基三(二辛 基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛 基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯中的至少一种。
【文档编号】B01J19/10GK106046914SQ201610560385
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月15日
【发明人】刘海涛, 万军喜, 曹海琳, 翁履谦, 郭悦
【申请人】深圳航天科技创新研究院