一种硅烷偶联剂的水解装置的制作方法

本实用新型涉及硅烷应用领域，特别是涉及一种硅烷偶联剂的水解装置。

背景技术：

硅烷偶联剂或其低聚物是一类在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，硅烷偶联剂的通式可表示为：

Y-Si-(OR)n (n＝1，2，3)

-Y表示的基团可为烷基、氨基、环氧基、乙烯基、脲基、异氰酸、巯基、丙烯酰氧基等官能团；

-OR表示的基团为可水解基团：烷氧基(甲氧基或乙氧基)或酰氧基；

由于硅烷偶联剂的特殊结构，在其分子中同时具有能和无机材料(如玻璃、金属、混凝土等)化学结合的反应基团及与有机材料(如合成树脂等)化学结合的反应基团，可以用于表面处理。

通常在硅烷偶联剂使用前需预先进行水解以获得硅醇(-Si-OH)，才可以与无机材料基体结合，形成硅氧烷，通过Si-O-无机基体形成共价键结合；而另一端的Y官能团具有反应活性，可与有机树脂等物质反应而结合。因此，通过使用水解后的硅烷偶联剂，可在无机材料和有机材料的界面之间架起“分子桥”，把两种性质悬殊的材料连接在一起，从而提高复合材料的性能和增加粘接强度的作用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种硅烷偶联剂的水解装置。

一种硅烷偶联剂的水解装置包括反应器、搅拌装置、计量泵、醇水混合物储罐、温度控制仪、电导率仪、浊度仪、第一pH计、第二pH计和控制系统；所述的醇水混合物储罐通过计量泵与反应器连接，搅拌装置安装在反应器内，所述的反应器带加热装置，温度控制仪、电导率仪、浊度仪、第一pH计的检测探头均插入反应器内；控制系统与搅拌装置和加热装置相连，控制系统分别检测温度控制仪、电导率仪、浊度仪、第一pH计的信号变化，第二pH计检测醇水混合物储罐的pH值。

优选的，所述的反应器底部设有产物出口。

优选的，所述的控制系统为：可编程控制器，如西门子CPU1511-1PN可编程控制器；用于实时记录、存储采集的硅烷偶联剂水解参数(温度，电导率，浊度和pH值)。温度控制仪、电导率仪、浊度仪、第一pH计和第二pH计传感器通过接口与可编程控制器相连接。通过编制程序，当按配比加料完成后，温度、电导率、浊度、第一pH计pH值等各参数指标在一小时内保持相对稳定，波动偏差≤5％时，搅拌装置自动关闭停止搅拌。应用可编程控制器记录、存储温度控制仪、电导率仪、浊度仪、pH计的参数为本领域技术人员熟知的技术，在现有技术中已经有应用。

通过该硅烷偶联剂的水解装置，采用pH计控制硅烷偶联剂水解溶液的pH值；浊度仪控制水解液浊度；温控仪控制水解体系温度；并使用电导率仪监控水解溶液的电导率。当硅烷水解溶液的温度，pH值，电导率和浊度保持相对稳定时作为硅烷偶联剂完成水解的控制节点。当按配比加料完成后，各参数指标在一个小时内保持相对稳定，各参数波动偏差≤5％时，水解装置自动停止搅拌，即获得的硅烷水解液。完成水解的硅烷溶液可作为产品或其它表面处理剂的功能添加剂使用。通过本水解装置可获得水基硅烷体系，可极大地方便其后续使用；本水解装置采用温度，pH值，电导率仪和浊度仪联合控制硅烷偶联剂的水解过程，可以明确硅烷偶联剂水解是否彻底完成，该水解过程控制对硅烷后续使用和产品质量控制提供了技术指标，实现自动化工业生产。

附图说明

图1：一种硅烷偶联剂的水解装置示意图；

图2：硅烷水解体系pH-时间变化曲线；

图3：硅烷水解体系温度-时间变化曲线；

图4：硅烷水解体系电导率-时间变化曲线；

图5：硅烷水解体系浊度-时间变化曲线。

具体实施方式

实施例1：

硅烷偶联剂的水解装置包括反应器、搅拌装置、计量泵、醇水混合物储罐、温度控制仪、电导率仪、浊度仪、第一pH计、第二pH计和控制系统；所述的醇水混合物储罐通过计量泵与反应器连接，搅拌装置安装在反应器内，所述的反应器带加热装置，温度控制仪、电导率仪、浊度仪、第一pH计的检测探头均插入反应器内；控制系统与搅拌装置和加热装置相连，控制系统分别检测温度控制仪、电导率仪、浊度仪、第一pH计的信号变化，第二pH计检测醇水混合物储罐的pH值。

投入一定量的硅烷偶联剂(KH-560)于反应器中，进行搅拌，转速为1000转/分，然后通过计量泵缓慢加入pH3的水和少量醇的混合物(重量比49:1)，水/醇混合物的pH值可由酸调节，采用pH计控制反应器内硅烷偶联剂水解溶液的pH值；搅拌直至彻底完成水解，水解程度由浊度仪控制水解液浊度，并使用电导率仪监控水解溶液的电导率；硅烷水解温度为19～30℃，由温控仪控制水解体系温度，硅烷偶联剂水解过程中，通过西门子CPU1511-1PN可编程控制器记录、存储的各参数随时间的变化曲线如附图2～5所示。

当按配比加料完成后约16h，各参数指标在一小时内保持相对稳定，各参数波动偏差≤5％时，水解约18h，搅拌装置关闭自动停止搅拌，即获得的硅烷水解液。其中的硅烷偶联剂，其结构为：Y-Si-(OR)n(n＝1，2，3)，-Y表示的基团可为烷基、氨基、环氧基、脲基、异氰酸基中的一种；-OR表示的基团为可水解基团：烷氧基或酰氧基；硅烷偶联剂为其中一种或多种硅烷偶联剂的混合物；硅烷偶联剂低聚物为上述的硅烷偶联剂的低聚物，聚合度为2-20；醇选自：甲醇，乙醇，异丙醇中的一种或多种；调节醇水混合物的酸类包括但不仅限于：硫酸，硝酸，磷酸，盐酸，氢氟酸，甲酸，醋酸，乙二酸，柠檬酸，草酸，酒石酸，苹果酸，乙醇酸，乳酸，磺酸，马来酸，氨基磺酸，琥珀酸等酸中的一种或几种。